[發明專利]復合式電池芯

有效

• 申請號: 201711098732.9
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN109698372B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 楊思枬
• 申請（專利權）人: 輝能科技股份有限公司;英屬開曼群島商輝能控股股份有限公司
• 主分類號: H01M10/04
• 分類號: H01M10/04;H01M50/509;H01M50/514;H01M50/183
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 王智

本發明公開了一種復合式電池芯，是借由多個獨立的電能供應單元來予以相互串聯/并聯來構成電能供應單元群組，再將電能供應單元群組相互并聯/串聯，并借由外封裝體予以封裝形成高電壓、高容量的電池芯，因每個電能供應單元都是獨立模組，其電解質系統相互不流通，相鄰電能供應單元間僅有電荷轉移而不會進行電化學反應，因而使其相互連接所產生的高電壓不會影響單一的電能供應單元而造成其電解質系統裂解，而能于復合式電池芯同時完成并聯與串聯，兼具高電壓與高容量。

技術領域

本發明涉及電池芯技術領域，特別是一種借由獨立模組化的電能供應單元予以串聯以及并聯，而于電池芯內部同時完成并聯與串聯的高電壓、高容量的復合式電池芯。

背景技術

近年來隨著空氣污染與地球暖化的加劇，電動車被賦予相當高的期待來取代現有的石化燃料的汽車，以減少排放二氧化碳等氣體對于環境的影響。而目前現在電動車的主要瓶頸，仍舊是在于電池模組的部分；一般電池模組是借由多個電池芯來進行串聯、并聯或是串并聯混合的方式來組成，使電池模組具有足夠的電壓以及容量來進行供電。

首先請參閱圖1A、圖1B，為目前最常見的作法，利用多組電池單元71相互并聯后，再以殼體72予以封裝構成電池芯73，然后再借由此電池芯73延伸出殼體72的導電柄74來加以外部進行串聯連接以達到足夠的電壓，組成車用的電池模組75。另外一種方法則為采用單一殼體72包覆多組電池單元71，然后于殼體72內充填共享的電解液并加以封裝，請參閱圖2A、圖2B，換句話說，其是以內部串聯的方式來提高電池芯76的電壓，然后在于外部并聯多個電池芯76以達到足夠的容量以組成車用的電池模組77；但是因現有的電解液大多只能承受5V左右的電壓，其借由串聯多組電池單元71來提高電壓，再加上內部因結構問題勢必會造成電場分布不均勻，一旦電壓超過電解液所能承受范圍，就會使得電解液裂解連帶使得電池模組77失效，更嚴重者可能導致電池爆炸，因此目前市面上并未見到有此類的產品。

前案譬如美國專利公開第2004/0091771號申請案，其提出一種相鄰電池模組采用共享集電層的作法，借此方式來克服前述電解液可能裂解的問題，但是因為采用此共享集電層的串聯方式，其設計上就缺乏了彈性，因為其內部采用共享集電層的方式，因此僅能適用于內部串聯，當要組成電池模組時，仍舊得要借由多個電池芯來進行外部的并聯。

不論是上述何種方法，其受限于電池芯與其內部電池單元的結構問題，電池芯內部采用并聯方式的話，就得于外部進行串聯來提高整體電池模組的電壓、而電池芯內部采用串聯方式的話，就得于外部進行并聯來提高整體電池模組的容量。外部的連接方式不論是采用打線、金屬柄或金屬棒等連接，會使得阻值上升而降低整體電池模組的效能，連帶也使得其可靠度與安全性下降；且也因為需要外部再進行連接，勢必會占用部分電池模組的體積，而會使得單位容量密度降低。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種復合式電池芯，可直接于電池芯內部完成串聯與并聯，而提供高電壓且大單位容量的電池芯，而可免除習知因為需要外部再進行連接所導致效能降低、單位容量密度下降等缺失。

再者，本發明的另一目的在于提供一種復合式電池芯，組成電池芯的電能供應單元之間僅進行電荷轉移，而沒有進行電化學反應，因而可不受限于電解液的容許最高電壓來加以相互串聯與并聯，提高單位容量密度與電壓。

基于此，本發明主要采用下列技術手段，來實現上述目的。

一種復合式電池芯，包含：多個電能供應單元群組，所述電能供應單元群組相互并聯，且每一電能供應單元群組包含多個相互串聯的電能供應單元，每一電能供應單元為相互獨立且完整供電的模組，該電能供應單元的電解質系統相互不流通，且相鄰的該電能供應單元僅具有電荷轉移而無進行電化學反應；以及一外封裝體，所述外封裝體封裝所述電能供應單元群組。

進一步，該電解質系統為膠態、液態、固態電解液或其組合。