[發(fā)明專利]一種超級電容器和鉛酸電池混合式化學(xué)電源

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010136422.3
• 申請日: 2010-03-31
• 公開（公告）號: CN101794922A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 安仲勛;曹小衛(wèi);吳明霞;錢輝;原敏
• 申請（專利權(quán)）人: 上海奧威科技開發(fā)有限公司
• 主分類號: H01M12/00
• 分類號: H01M12/00;H01G9/28;H01G9/155;H01G9/08;B60L11/18
• 代理公司: 北京連和連知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11278
• 代理人: 王光輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混合電源系統(tǒng)，特別是涉及一種超級電容器和鉛酸電池混合式化學(xué)電源。

背景技術(shù)

鉛酸電池是目前為止最成熟的一種化學(xué)電源，它具有制作成本低廉，安全性好，是目前用應(yīng)最廣的化學(xué)電源，目前已廣泛用于電動自行車、電動摩托車、高爾夫車、汽車啟動和UPS等領(lǐng)域，但是由于鉛酸電池循環(huán)壽命，特別在大電流沖擊下的壽命較短，使上述應(yīng)用領(lǐng)域更換電池的頻率很高。其次鉛酸電池在低溫下大電流放電性能較差，在低溫場合下的啟動性能受到限制。

超級電容器是介于傳統(tǒng)電容器與電池之間的一種新型電化學(xué)儲能器件，它相比傳統(tǒng)電容器有著更高的能量密度，靜電容量能達(dá)千法拉至萬法拉級；相比電池有著更高的功率密度和超長的循環(huán)壽命，因此它結(jié)合了傳統(tǒng)電容器與電池的優(yōu)點，是一種應(yīng)用前景廣闊的化學(xué)電源。它具有功率大、壽命長、工作溫限寬、免維護(hù)等特點。

由于超級電容器比能量較低，只在特殊場合作為主能源，大部分場合還是作為輔助能源來用，蓄電池和超級電容器并聯(lián)使用一直是化學(xué)電源工作者努力的方向，申請?zhí)枮?00610019954.2，200410011420.6等專利介紹了蓄電池和超級電容器并聯(lián)的方法，但這些方法都是超級電容器先串聯(lián)，鉛酸電池先串聯(lián)，然后再將兩者并聯(lián)，這樣由于超級電容器單體具有不平衡性，鉛酸電池單體本身也具有不平衡性，這樣相當(dāng)于具有兩個不平衡性的元件并聯(lián)，要使系統(tǒng)可靠，必須具有可靠的均衡電路，而超級電容器屬于高功率器件，要使它快速有效均衡必須使用大功率的元件，而目前大功率的元件價格很高而且可靠性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有電源的缺陷，提供一種系統(tǒng)更加可靠，同時成本更加低廉的混合化學(xué)電源系統(tǒng)。

本發(fā)明一種超級電容器和鉛酸電池混合式化學(xué)電源，包括鉛酸電池單體和有機(jī)雙電層超級電容器，鉛酸電池單體和有機(jī)雙電層超級電容器直接并聯(lián)成一個混合單體，六個混合單體串聯(lián)形成一個12V的混合電源單元。根據(jù)具體需要可將混合電源單元串聯(lián)組成12V～600V的電源系統(tǒng)。

其中，有機(jī)雙電層超級電容器采用方形軟包裝或方形鋁殼，最高工作電壓可在2.5V～2.7V，受鉛酸電池限制，實際最高工作電壓在2.5V以下。

超級電容器倉和鉛酸電池殼體一體注塑形成。

本發(fā)明的電源系統(tǒng)為超級電容器和鉛酸電池直接并聯(lián)的被動式混合電源系統(tǒng)，兩者之間不需要任何控制元件，鉛酸電池給被并聯(lián)的超級電容器提供了限壓保護(hù)的作用，使超級電容器不需要限壓保護(hù)元件；超級電容器為鉛酸電池分擔(dān)了大功率脈沖放電的情況，避免了鉛酸電池大電流沖擊，大大延長了鉛酸電池的壽命。同時由于該電源系統(tǒng)的低溫性能大大優(yōu)于單純的鉛酸電池系統(tǒng)，可以廣泛用于電動自行車、電動摩托車、高爾夫車、汽車啟動和純電動車等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為本發(fā)明混合式化學(xué)電源立體分解圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實施例。

如圖1所示，首先將鉛酸電池1的正負(fù)極片裝配在鉛酸電池倉3，將鉛酸電池化成擱置，然后將成品軟包裝或鋁殼矩形超級電容器2裝入超級電容器倉4，將兩者并聯(lián)形成一個混合單體。超級電容器倉4和鉛酸電池倉3組成的殼體一體注塑形成。然后再將六組混合單體串聯(lián)成一個電源單元5。由于鉛酸電池電解液為水基，并且內(nèi)部具有氣體復(fù)合元件，因此在使用過程中單體很難超過2.5V，一般在2.4V以下，這樣超級電容器單體和鉛酸電池單體先并聯(lián)，鉛酸電池可以為超級電容器起到限壓的作用，超級電容器的限壓元件就不再需要，大大降低了系統(tǒng)的成本。最后將外蓋膠封，標(biāo)上正負(fù)極柱。還可以根據(jù)需要將電源單元6串聯(lián)組成12V～600V的化學(xué)電源系統(tǒng)。

實施例1

將100Ah鉛酸電池與2.7V/1500F的有機(jī)對稱超級電容器并聯(lián)，然后串聯(lián)成12V的單元電源，經(jīng)測試放電13.2s的最大電流為300A(電壓高于10.8V)，-45℃條件下放電13.2s151A，50A充放循環(huán)，放電時每5分鐘一次5s的300A的脈沖，在500次時具有87％的容量，而單純鉛酸電池(電壓高于10.8V)300A放電僅為5s，-45℃條件下不能151A脈沖，50A充放循環(huán)，放電時每5分鐘一次5s的300A的脈沖，在500次時具有55％的容量。將12V的單元組成600V的系統(tǒng)，用于純電動公交車，能量回收率為11％，運行半年后滿電狀態(tài)，單體中最高電壓為2.47V，最低電壓為2.35V。

實施例2