本實(shí)用新型涉及一種將電池與電容器復(fù)合而成的混合電容電池。

背景技術(shù)：

近年來，與以往所使用的二次電池相比，具有更高的能量密度和功率密度的鎳氫電池及鋰離子二次電池廣泛普及，并作為混合動(dòng)力汽車及電動(dòng)汽車的蓄電裝置使用。然而，由于這些電池的材料昂貴且制造需要大量的工作量，所以與現(xiàn)有的二次電池相比，易使成本變高，因而在汽車用發(fā)電及太陽能發(fā)電等領(lǐng)域中，低價(jià)的鉛蓄電池仍然占據(jù)主流地位。

另外，最近，根據(jù)日本實(shí)用新型登記第3181140號(hào)公報(bào)中公開的內(nèi)容可知，試做了許多通過端子結(jié)合的方式將充放電性能優(yōu)異的雙電層電容器與低價(jià)的鉛蓄電池連接而成的電容電池。如此一來，不僅通過在鉛蓄電池上連接電容器而使得充放電時(shí)間縮短，而且能夠發(fā)揮通過電容器承受在急劇充放電時(shí)施加給鉛蓄電池的過度的負(fù)擔(dān)的功能，因而，有望能夠減輕由硫酸鹽化作用(sulfation)等引起的電極板的劣化從而提高電池壽命。

然而，作為通過端子將電容器與鉛蓄電池進(jìn)行結(jié)合的結(jié)果，除了會(huì)使得裝置容易大型化之外，還會(huì)產(chǎn)生與其連接線的長度相應(yīng)的電阻，從而難以順利地向電容器側(cè)進(jìn)行輸入和輸出的切換并且會(huì)隨之產(chǎn)生功率損耗，因而，很難說能夠通過上述方案充分地減輕鉛蓄電池的負(fù)擔(dān)。因此，作為還稱為將電容器與電池一體地融合而成的混合式電池的蓄電裝置，日本特表2007-506230號(hào)公報(bào)中提出了一種采用如下方式的方案：在設(shè)置鉛基負(fù)極和二氧化鉛基正極的基礎(chǔ)上還設(shè)置電容器負(fù)極，從而構(gòu)成鉛蓄電池部分和非對(duì)稱電容器部分，在進(jìn)行高電流的充電和放電的期間，由非對(duì)稱電容器部分優(yōu)先進(jìn)行電荷的接收和釋放。另外，日本特開2009-141181號(hào)公報(bào)也公開了一種具備電容器正極、通用負(fù)極以及含有含鋰金屬化合物的電池正極且提高了電池的綜合性能的裝置。

這樣，通過將作為電容器的存儲(chǔ)電荷的部分設(shè)置于蓄電池內(nèi)進(jìn)行一體化(混合化)，由此，該部分與電池電極部分相比，內(nèi)部電阻小，并能夠優(yōu)先且快速地進(jìn)行高電流的充放電，因而，與僅將它們進(jìn)行通過端子結(jié)合相比，容易實(shí)現(xiàn)小型化，再加上不存在連接線，有望大幅提高耐久性和功率密度。因此，可設(shè)想將這些裝置作為車輛的剎車制動(dòng)時(shí)的再生電力的充電裝置，或者發(fā)電量隨時(shí)變化的太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的蓄電裝置來使用。

然而，在前者的混合式鉛蓄電池中，其電容器中存儲(chǔ)電荷的部分的面積比正電極和負(fù)電極的面積小，電容器功能對(duì)整體容量的貢獻(xiàn)比率非常小，因而在整體上對(duì)電池的綜合性能的改善沒那么大。另外，由于后者的混合式電池難以進(jìn)行穩(wěn)定的商品化等理由，因而目前難以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化。

對(duì)此，本申請(qǐng)發(fā)明人在之前的日本特開2013-247101號(hào)公報(bào)中，提出了圖9所示的混合式電池。即，將構(gòu)成負(fù)極板的二氧化鉛板11和構(gòu)成負(fù)極板的鉛板12在交替排列的狀態(tài)下浸漬于電解質(zhì)100中從而構(gòu)成鉛蓄電池，但是，相鄰的正極板與負(fù)極板成對(duì)且在該相鄰的正極板與負(fù)極板之間夾持電解質(zhì)200而成的單元作為構(gòu)成電容器單元的電極體20，多個(gè)電極體20以正極板與負(fù)極板相向的方式排列配置，該相向的正極板和負(fù)極板與中間的電解液100一同構(gòu)成各電池單元。由此，使電容器中存儲(chǔ)電荷的部分相對(duì)于構(gòu)成電池的部分的比率擴(kuò)大，從而可實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的充放電性能。

然而，構(gòu)成該電容器單元的電極體20的內(nèi)部側(cè)，雖然被構(gòu)成正極板的二氧化鉛板11和構(gòu)成負(fù)極板的鉛板12夾持并密封，但由于薄板狀的二氧化鉛板11和鉛板12沒有足夠的強(qiáng)度和耐久性，因而可能會(huì)因沖擊或腐蝕等使得其內(nèi)部側(cè)向外部的電解液100側(cè)聯(lián)通并開放從而使電容器功能受損。另外，因?yàn)檫@樣將電池電極與電容器一體化所以會(huì)加快負(fù)極板即二氧化鉛板11的劣化，從而不得不說在延長電池壽命這點(diǎn)上存在不足。

另一方面，在日本特開2014-175128號(hào)公報(bào)中提出了如下方案：將多個(gè)鉛電池單元及包含電容器等的蓄電元件的輔助電池分別容納于在電池殼內(nèi)被并排分隔而成的多個(gè)室中，并在將其上端開口部蓋住的蓋部上將各鉛電池單元與單個(gè)輔助電池并聯(lián)連接。這樣，將鉛電池單元與輔助電池容納于公用的殼內(nèi)，并以較短的配線長度將它們連接起來，由此，有望能夠減小輔助電池與鉛電池單元之間的電阻，發(fā)揮接近上述混合式電池的功能。

但是，在這樣將單個(gè)輔助電池與多個(gè)鉛電池單元并聯(lián)的方式中，雖然能盡可能地縮短配線長度，但是與上述那樣將電池電極與電容器一體化的方式相比，在該配置下，對(duì)與輔助電池分離的位置的鉛電池單元進(jìn)行連接的配線的電阻并不小，可能會(huì)導(dǎo)致減輕電池單元負(fù)擔(dān)的效果部分地減弱。另外，由于各鉛電池單元處于串聯(lián)連接關(guān)系時(shí)，充放電時(shí)的各電池單元的負(fù)擔(dān)并不一樣，因而難以通過單個(gè)輔助電池對(duì)不同狀態(tài)下的各鉛電池單元進(jìn)行充分地輔助。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本實(shí)用新型登記第3181140號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特表2007-506230號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開2009-141181號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開2013-247101號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)5：日本特開2014-175128號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)用新型要解決的問題

本實(shí)用新型要解決上述問題，其課題在于獲得一種無須過多的工作量和成本的綜合性能優(yōu)異的混合式電池。

解決問題的手段

因此，本實(shí)用新型為一種混合電容電池，其特征在于，在由電池殼和多個(gè)電池單元構(gòu)成的電池中，配置有多個(gè)電容器單元，所述電池單元具有1個(gè)以上的電池構(gòu)件，所述電池構(gòu)件由之間具有電解質(zhì)的相向的1對(duì)負(fù)極板和正極板構(gòu)成，所述電池殼內(nèi)被分割而形成多個(gè)并排的容納室，多個(gè)所述電池單元，在分別被收容于各所述容納室內(nèi)的狀態(tài)下串聯(lián)連接，所述電容器單元，分別具有1個(gè)以上的電容器，所述電容器單元，分別配置于各所述電池單元的上方或者側(cè)方，并且分別與1個(gè)所述電池單元并聯(lián)連接，該電容器單元在充放電時(shí)的規(guī)定的時(shí)機(jī)對(duì)所連接的電池單元進(jìn)行功能輔助。

這樣，與僅通過端子結(jié)合的方式將單個(gè)的電容器單元連接于電池，或者將單個(gè)的電容器單元連接于構(gòu)成電池的各電池單元等現(xiàn)有例的方式不同，在構(gòu)成電池的多個(gè)電池單元的上方或者側(cè)方分別配置1個(gè)電容器單元，并與多個(gè)電池單元分別并聯(lián)連接，由此，與專利文獻(xiàn)5所記載的方案相比，易于在縮短了連接線的狀態(tài)下接近配置電容器單元，并且能夠在多個(gè)電池單元中發(fā)揮對(duì)應(yīng)于各種不同狀態(tài)的電池輔助功能。

在此情況下，各該電容器單元以在連接線的途中不具有分支部的方式直接連接于所述電池單元，多個(gè)電容器單元彼此未通過連接線進(jìn)行串聯(lián)連接，且構(gòu)成1個(gè)所述電容器單元的多個(gè)電容器彼此并聯(lián)連接，若具備這樣的特征，則能夠進(jìn)一步顯著地發(fā)揮上述的電池輔助功能。

另外，在上述混合電容電池中，該電池為鉛電池，該電池具備2個(gè)以上電池單元，并且各電池單元具備1對(duì)以上二氧化鉛板和鉛板，且，全部的所述電池單元以密閉狀態(tài)收容于所述電池殼內(nèi)，若具有這樣的特征，則通過將1個(gè)電容器單元以接近于各電池單元的方式配置于各電池單元并構(gòu)成密閉式的電池單元，能夠避免電極板出現(xiàn)包含硫酸鹽化作用而引起的劣化，并能夠長時(shí)間充分地發(fā)揮電池功能。

進(jìn)而，在上述混合電容電池中，多個(gè)該電容器單元以沿電池殼的上蓋的上表面而在橫向上并排的狀態(tài)進(jìn)行配置，多個(gè)該電容器單元的端子側(cè)位于并排配置的電池單元中的作為連接目標(biāo)的電池單元的端子的上方，若具備這樣的特征，則能夠進(jìn)一步縮短將電容器單元和電池單元連接起來的連接線的長度。

進(jìn)一步地，在上述混合電容電池中，在該電池單元中，至少在串聯(lián)連接的端部側(cè)以完全覆蓋位于所述電池單元的端部側(cè)的負(fù)極板的外表面的方式且以與所述外表面面連接的方式配設(shè)銅板，該銅板與所述電容器單元相連接，若具備這樣的特征，則通過銅板，能夠容易地避免將電池與電容器連接起來后而容易經(jīng)常發(fā)生的負(fù)極板的劣化。

此外，在上述混合電容電池中，在將該電池單元至電容器單元的電容器之間連接起來的連接線的途中配設(shè)有充放電控制裝置，所述充放電控制裝置根據(jù)當(dāng)時(shí)的充放電狀態(tài)控制電容器中的電流的輸入和輸出，若具備這樣的特征，則能夠易于進(jìn)一步有效地發(fā)揮電容器的電池輔助功能。

并且，一種電容體，在規(guī)定形狀的殼內(nèi)收容有全部上述混合電容電池的電容器單元，且從各電容器單元伸出的正負(fù)的連接端子在殼的外表面露出，所述電容體以能夠進(jìn)行裝拆操作的狀態(tài)安裝并固定在電池殼的表面的連結(jié)面上，所述電池殼的表面的連結(jié)面是在將全部電池單元收容于電池殼內(nèi)的所述容納室時(shí)從各電池單元伸出的正負(fù)的連接端子露出到外部的面，通過該安裝將從各電池單元伸出的連接端子與從各電容器單元伸出的連接端子連接起來，從而構(gòu)成上述混合電容電池，若該電容體具備這樣的特征，則只要在具有與電容體相連接的連接裝置并且發(fā)揮普通電池功能的電池上，安裝并連接這種電容體，就能夠獲得上述混合電容電池。

實(shí)用新型效果

根據(jù)在接近于串聯(lián)連接的多個(gè)電池單元的位置分別并聯(lián)連接1個(gè)電容器單元的本實(shí)用新型，能夠獲得一種無須過多的工作量和成本的綜合性能優(yōu)異的混合式電池。

附圖說明

圖1是示出本實(shí)用新型的第一實(shí)施方式的混合電容電池的結(jié)構(gòu)的縱剖面圖。

圖2是示出圖1的混合電容電池的應(yīng)用例的結(jié)構(gòu)的縱剖面圖。

圖3中的(A)是安裝于圖1的混合電容電池內(nèi)的電容體的放大的橫剖面圖，圖3中的(B)是安裝于圖2的混合電容電池內(nèi)的電容體的放大的橫剖面圖。

圖4是示出本實(shí)用新型的第二實(shí)施方式的混合電容電池的結(jié)構(gòu)的縱剖面圖。

圖5是圖4的混合電容電池的俯視圖。

圖6是示出圖4的混合電容電池的應(yīng)用例的結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖7是示出圖4的混合電容電池的應(yīng)用例的結(jié)構(gòu)的縱剖面圖。

圖8是示出電池單元的應(yīng)用例的結(jié)構(gòu)的縱剖面圖。

圖9是示出現(xiàn)有例的結(jié)構(gòu)的縱剖面圖。

圖10是示出各蓄電裝置的特性的圖表。

圖11是在第一實(shí)施例中用于檢驗(yàn)圖4的混合電容電池的功能的實(shí)驗(yàn)裝置的代替附圖的照片。

圖12中的(A)、(B)、(C)是第二實(shí)施例中的實(shí)驗(yàn)的各結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)實(shí)施本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行說明。此外，本實(shí)用新型中，相鄰位置不僅包含在水平方向上相鄰的狀態(tài)還包含在上下方向上相鄰的狀態(tài)。

圖1示出本實(shí)用新型第一實(shí)施方式的混合電容電池1A。該混合電容電池1A具備電池殼3A，該電池殼3A的上表面開口且該電池殼3A具備內(nèi)部被分隔而成的6個(gè)并排的容納室3a、3b、3c、3d、3e、3f，在該容納室3b、3d、3f內(nèi)分別容納有電池單元20A，在該電池單元20A中，構(gòu)成正極板的二氧化鉛板11和構(gòu)成負(fù)極板的鉛板12相向且交替配置，并在兩者之間具有浸潤著電解質(zhì)液100的隔板(石棉)15，它們的正負(fù)端子22、21在電池電極18、19間通過連接線51、52串聯(lián)連接，從而構(gòu)成電池(鉛電池)。

并且，在該電池單元20A、20A、20A上分別并聯(lián)連接有將3個(gè)圓筒狀的部件即電容器41并聯(lián)連接而成的電容器單元10A(參照?qǐng)D3(A))，該電容器單元10A以不漏液體的狀態(tài)容納安裝于殼10a內(nèi)而形成電容體4A，電容體4A被收容于在被連接著的電池單元20A的各側(cè)方與電池單元20A相鄰的位置上的容納室3a、3c、3e。

即，在本實(shí)用新型中，與僅將電容體和電池通過端子結(jié)合的方式來連接的現(xiàn)有例不同，具有下述結(jié)構(gòu)，即，在將電池(鉛電池)分割成多個(gè)而形成的串聯(lián)連接的各電池單元20A上分別并聯(lián)連接配置于其相鄰位置的1個(gè)電容器單元10A，使各個(gè)電容器單元10A發(fā)揮電池輔助功能，因而，成為與現(xiàn)有混合式電池結(jié)構(gòu)完全不同的可稱為混合電容電池的結(jié)構(gòu)。

因此，在本實(shí)施方式中，連接電容器單元10A和電池單元20的連接線61、62、71、72、81、82比專利文獻(xiàn)1的連接線短，從而能降低連接線的電阻，因而能夠最小限度地抑制電容器單元10A的電池輔助功能的降低，因此能夠有效地抑制以電池單元20A中的硫酸鹽化作用為首而引起的電極板的劣化。另外，通過在多個(gè)電池單元20A上分別連接1個(gè)電容器單元10A，能夠分別單獨(dú)應(yīng)對(duì)串聯(lián)連接且狀態(tài)常常不同的各電池單元20A，并易于有效地發(fā)揮電池輔助功能。

進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，如圖3中的(A)所示，關(guān)于該電容器單元10A，假設(shè)使用多個(gè)雙電層電容器或鋰離子電容器等構(gòu)成的大容量的電容器41，與專利文獻(xiàn)3所記載的對(duì)電池電極面賦予電容器功能的裝置相比，由于電容器容量變得格外大，因而會(huì)使得電池輔助功能也顯著增加，從而有望能夠大幅度改善充放電特性等的電池性能。

圖2示出作為上述混合電容電池1A的應(yīng)用例的混合電容電池1B。在上述的例子中，構(gòu)成電池的電池單元20A的1個(gè)單元的電壓大約是2V，將該3個(gè)單元串聯(lián)后大約為6V，但是，在本例子中，使用了相同的具有6個(gè)容納室的電池殼3A，使容納電容體4B的容納室為2個(gè)，容納電池單元20A的容納室為4個(gè)，從而能夠?qū)?個(gè)單元的電池單元20A進(jìn)行串聯(lián)后得到約8V的額定電壓。

另外，圖3中的(B)示出上述的電容體4B的結(jié)構(gòu)，但是其結(jié)構(gòu)為在1個(gè)殼10b內(nèi)容納了2個(gè)將3個(gè)電容器42并聯(lián)連接而構(gòu)成的電容器單元10B，各電容器單元10B以最短距離與相鄰的電池單元20A相連接。通過采用這種結(jié)構(gòu)，即使與上述電池尺寸(容積)相同，也能夠擴(kuò)大電池的電壓和容量。

圖4示出本實(shí)用新型的第三實(shí)施方式即混合電容電池1C的結(jié)構(gòu)。在上述的實(shí)施方式中，容納電容器單元10A、10B的電容體4A、4B以與電池單元20A并排的狀態(tài)收容于電池殼3A內(nèi)，電池單元20A的數(shù)量減少了與電容體的數(shù)量對(duì)應(yīng)的量，從而電池整體的電壓和容量也相應(yīng)減少，但是，在本實(shí)施方式中，具有電容器單元10C的電容體4C置于電池殼3B外，從而在1個(gè)電池單元20A的電壓約為2V時(shí)，電池整體的電壓約為12V。

在假設(shè)是車載用鉛電池的情況下，由于其上表面?zhèn)扔斜容^富余的空間，因而可構(gòu)成如下狀態(tài)的電容體4C，即，在電池殼3B的上蓋的上方，在呈橫向長的長方形的殼4a內(nèi)收容6個(gè)將3個(gè)電容器43并聯(lián)連接而成的電容器單元10C，并使所述6個(gè)電容器單元10C沿所述上蓋的上表面在橫向上并排排列。此時(shí)，優(yōu)選電容體4C相對(duì)于電池殼3B的上表面能夠自由地進(jìn)行裝拆操作，且作為該鉛電池，從避免出現(xiàn)因電池液泄露而引起連接線(圖1所示的附圖標(biāo)記51、52、61、62、71、72、81、82以及圖2所示的附圖標(biāo)記54、55、56、63、64、73、74、83、84、93、94)短路的事故且長時(shí)間維持優(yōu)異電池功能的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選采用密閉式的鉛電池。

另外，如圖4所示，由于各電容器單元10C位于作為連接目標(biāo)的電池單元20A的上方，且其連接端子位于從作為連接目標(biāo)的各電池單元20A伸出并從電池殼3B的上蓋的上表面露出的連接端子的上方，因而，能夠?qū)⑵溥B接距離抑制到最短，且，僅通過固定電容體4C的動(dòng)作就能夠?qū)㈦娙萜鲉卧?0C與電池單元20A直接連接。

圖5示出上述混合電容電池1C的俯視圖。如圖所示，由于一般的鉛電池的上表面有比較大的空間，因而通過將薄型的電容體4C以緊貼鉛電池的上表面的方式置于(上置)鉛電池之上，在不需要過度使尺寸增大及不需要在連接時(shí)耗費(fèi)過多的工作量的情況下，就能夠?qū)U電池和電容器復(fù)合化(混合)。此時(shí)，優(yōu)選電池電極(接頭)18、19和通氣塞(vent plug)36以靠近一方的長邊側(cè)的方式配置。

圖6是作為上述混合電容電池1C的應(yīng)用例的混合電容電池1D，但是沒有將電容體4D置于電池殼的上表面上，而是緊貼于電池殼的側(cè)面配置，這種配置方式也可獲得與上述配置方式相同的效果。此時(shí)，電池電極(接頭)18、19和通氣塞36可以位于原來的位置，但是需要在用于進(jìn)行安裝的電池側(cè)面設(shè)置用于連結(jié)電容體4D的結(jié)構(gòu)，并設(shè)置用于可將連接端子連接起來的結(jié)構(gòu)。

圖7示出作為上述混合電容電池1C的應(yīng)用例的混合電容電池1E。在該例中，電容電池1E的特征在于，在從各電容器單元10D延伸設(shè)置到連接端子的連接線的途中，設(shè)置有充放電控制裝置即充放電控制電路49，但是，該特征部分的結(jié)構(gòu)，在上述的全部例子中也能夠適用。

即，電容器自身由于內(nèi)部電阻極低因而具有容易在瞬間輸入輸出大電流的特性，但是也可能會(huì)出現(xiàn)因過大的電力輸入而受損的情況及在必要的時(shí)候不能夠充分輸出電力的情況，因而對(duì)電容器賦予下述功能：將各電容器單元10D的輸入輸出的量控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，或者，根據(jù)各電池單元20A的充放電狀態(tài)或/及電力的輸入輸出情況來控制該輸入輸出的量。

圖8示出作為上述電池單元20A的應(yīng)用例的電池單元20B。即，將鉛電池與電容器復(fù)合化時(shí)，存在下述問題：電池單元的電極板尤其是與電容器側(cè)連接的端部側(cè)的負(fù)極板(鉛板)易于在較短的時(shí)間內(nèi)受到損傷。因此，該應(yīng)用例的特征在于，以完全覆蓋該端部側(cè)的負(fù)極板即鉛板12的外表面的方式且以面連接的方式配設(shè)銅板13。

此時(shí)，來自電容器單元的連接線連接于該銅板13，由此能夠最小限度地抑制鉛板的劣化，另外，針對(duì)該銅板13，通過混入了碳納米管等的納米碳材料的導(dǎo)電性粘合劑等來提高連接性并進(jìn)行面連接和固定，由此，能夠最小限度地抑制連接部位引起的電阻和損耗，并易于長時(shí)間且良好地維持該連接狀態(tài)。并且，優(yōu)選至少將這種電池單元20B用于處于與電池中的負(fù)極的電池電極18接近的位置的電池單元。

圖10通過能量密度和功率密度在圖表上的分布示出各蓄電裝置的特性及本實(shí)用新型的特性。即，雙電層電容器和鋰離子電容器，與鋰離子電池相比，具有能量密度明顯較低的難點(diǎn)。對(duì)此，鉛蓄電池的能量密度雖然公開為30～40Wh/kg，但是體積能量密度為60～75Wh/l，理論能量密度超過100Wh/kg。

因此，通過使用雙電層電容器或鋰離子電容器作為分別并聯(lián)連接于各電池單元的電容器單元的電容器，再結(jié)合上述的電容器與電池的分布的復(fù)合化所帶來的效果，有望能夠大幅度改善能量密度及提高電池性能，且能夠有望大幅度延長電池壽命。

第一實(shí)施例

圖11是用于驗(yàn)證上述混合電容電池的功能而作成的實(shí)驗(yàn)裝置的照片。在該裝置中，在與圖4的混合電容電池同樣地將市場(chǎng)上出售的由6個(gè)2V的電池單元串聯(lián)連接而成的摩托車用電池(12V)的各電池單元上，分別并聯(lián)連接1個(gè)(圖4中為3個(gè))電容器(22F、耐電壓2.3V、端子間電壓2.1V)，在將該各電池單元與電容器單元連接起來的連接線的途中，連接與馬達(dá)(負(fù)載)連接的用于切換電池/電容器的繼電器和用于測(cè)量電流的IC，并將該測(cè)量值導(dǎo)入定序器(Sequencer)，測(cè)量電池單元與電容器單元之間的電流CH1，以及電容器單元與馬達(dá)之間的電流CH2。

(實(shí)驗(yàn)內(nèi)容)

實(shí)驗(yàn)1：從馬達(dá)啟動(dòng)直至穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，觀察CH1和CH2的電流值的轉(zhuǎn)變。

實(shí)驗(yàn)2：從馬達(dá)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)到馬達(dá)停止時(shí)，觀察CH1和CH2的電流值的轉(zhuǎn)變。

實(shí)驗(yàn)3：馬達(dá)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時(shí)在馬達(dá)軸施加負(fù)載，觀察CH1和CH2的電流值的轉(zhuǎn)變。

(結(jié)果)

實(shí)驗(yàn)1：在馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)，實(shí)際上使馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)的CH2瞬間流過了770mA的電流，相對(duì)于此，從電池流出的CH1從起初CH2的一半的電流即350mA的電流開始，然后經(jīng)過大約30秒顯示出與CH2的電流值大致相同的值。

實(shí)驗(yàn)2：在馬達(dá)停止時(shí)，CH2的電流瞬間變?yōu)?A，相對(duì)于此，CH2向啟動(dòng)時(shí)的反向流動(dòng)經(jīng)過30秒～1分后達(dá)到0A。

實(shí)驗(yàn)3：若從馬達(dá)穩(wěn)定開始對(duì)馬達(dá)施加負(fù)載，則CH2從770mA急劇地超過1000mA，相對(duì)于此，CH1的電流落后于CH2并以追趕CH2的方式上升。

(考察)

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，對(duì)于急劇的電流變化，電容器單元會(huì)即刻地應(yīng)對(duì)，然后，從電池單元慢慢地放出電流。因此，能夠驗(yàn)證：能通過連接于每個(gè)電池單元的電容器單元來充分地彌補(bǔ)電池對(duì)急速的電流變化不能即刻應(yīng)對(duì)的弱點(diǎn)。

第二實(shí)施例

圖12是為了進(jìn)一步詳細(xì)驗(yàn)證上述混合電容電池的功能而實(shí)施的實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)圖，圖12中的(A)示出如下狀態(tài)下的本申請(qǐng)A，即，各電容器單元，通過連接線與各電池單元連接，并且在將從相鄰的電容器伸出的連接線彼此連接而具有分支部的狀態(tài)下與電池單元相連接，多個(gè)電容器單元彼此串聯(lián)連接；圖12中的(B)示出如下狀態(tài)下的本申請(qǐng)B，即，各電容器單元通過連接線在不具有分支部的狀態(tài)下以直接連接的方式與各電池單元相連接，多個(gè)電容器單元彼此不通過連接線串聯(lián)連接；圖12中的(C)示出如下狀態(tài)的對(duì)比例C，即，電池單元彼此串聯(lián)連接且未連接電容器單元。

在該實(shí)施例中，電池使用的是將3個(gè)2V的電池單元串聯(lián)連接而成的6V(4Ah)的鉛電池，電容器單元使用的是單個(gè)的雙電層電容器(1000F、2.5V、Rubvcon公司制造)。作為試驗(yàn)方法，使鉛電池單獨(dú)反復(fù)地進(jìn)行10個(gè)循環(huán)的充放電直至使鉛電池穩(wěn)定為止，然后將電容器連接到各電池單元成為圖12所示的各結(jié)構(gòu)，分別反復(fù)進(jìn)行8次充放電，并分別測(cè)量各次充放電的充電容量和放電容量。該測(cè)量結(jié)果示出如下。

表1

(結(jié)果)

對(duì)于平均充電容量，本申請(qǐng)A為2446.76mAh，本申請(qǐng)B為2177.7mAh，明顯大于對(duì)比例C的1810.21mAh，本申請(qǐng)A的平均充電容量最大。另外，對(duì)于平均放電容量，本申請(qǐng)A為1943.21mAh，本申請(qǐng)B為2054.35mAh，明顯大于對(duì)比例C的1407.14mAh，本申請(qǐng)B的平均放電容量最大。

(考察)

在本申請(qǐng)A、B中，與各電池單元并聯(lián)連接的電容器的容量變大多少，則相應(yīng)地整體容量就會(huì)變大多少，并且發(fā)揮出電容器的充放電特性，由此認(rèn)為，與沒有電容器的鉛電池相比，能夠發(fā)揮顯著優(yōu)異的充放電性能。尤其，關(guān)于放電容量，具有將電容器直接連接到電池的結(jié)構(gòu)的本申請(qǐng)B相對(duì)于僅具有電池的對(duì)此例C，放電容量增加了約46％，相對(duì)于具有將電容器串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)的本申請(qǐng)A，放電容量增加了約6％。其原因應(yīng)當(dāng)在今后進(jìn)行驗(yàn)證，但是能夠想到如下可能性：由于不將電容器單元彼此串聯(lián)連接而與電池單元直接連接，從而以最短距離從電容器連接到電池單元，并且，由于連接線沒有分支部(分支線)，因而放電時(shí)的電阻被抑制得更小。

此外，在上述實(shí)施方式中，說明了由二氧化鉛板11與鉛板12組合而成的鉛電池的情況，但是本實(shí)用新型并不限定于此，也可以在其他的金屬電池中實(shí)施。另外，使用各電池單元具有2對(duì)負(fù)極板和正極板的情況的圖進(jìn)行說明，但是使用1對(duì)負(fù)極板和正極板的情況也包含于本實(shí)用新型，通常假設(shè)使用比它們更多的3對(duì)以上的負(fù)極板和正極板的情況。進(jìn)而，在電容器單元與電池單元的連接端子的連接部分及連接線的露出部分，事先將含有碳納米管等的納米碳材料的導(dǎo)電性粘合劑涂布于其接合面或?qū)щ婓w表面，能夠降低連接部位的導(dǎo)電損耗及導(dǎo)電部分的電阻。

如上所述，通過本實(shí)用新型，能夠獲得一種無須過多的工作量和成本的綜合性能優(yōu)異的混合式電池。

附圖標(biāo)記說明

1A、1B、1C、1D、1E 混合電容電池，3A、3B、3C 電池殼，3a、3b、3c、3d、3e、3f 容納室，4A、4B、4C、4D、4E 電容體，10a 殼、10A、10B、10C、10D 電容器單元，11 二氧化鉛板，12 鉛板，13 銅板、15 隔板，20A、20B 電池單元，18、19 電池電極，21、22 端子，36 通氣塞，41、42、43 電容器，49 充放電控制電路，51、52、54、55、56、61、62、63、64、71、72、73、74、81、82、83、84、93、94 連接線，100 電解質(zhì)液。