能量儲存裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是關于一種能量儲存裝置，尤其指一種同時具有一能量型電極對、一功率型電極對，并可在低溫操作的能量儲存裝置。
【背景技術】
[0002]常見的可充電電池，例如鋰離子電池(lithium 1n battery)，依其充放電的特性，可以區(qū)分為能量型(energy type)電池及功率型(power type)電池。能量型電池的儲存能量高，但充、放電時功率較低；相反地，功率型電池的儲存能量不高，但充、放電時功率較高。因此，依照此兩種電池的特性，可應用于不同的產品。例如，能量型電池應用于手機、筆電等需要低輸出功率的產品，而功率型電池則應用于電動車等需要高輸出功率的產品。
[0003]不過，無論是能量型電池或是功率型電池，在低溫環(huán)境下(亦即低于電池的正常工作溫度時)，由于電池活性較低，因此在使用時會產生以下問題:電力時效短、充放電效率差、以及容易造成電池損壞致電池壽命縮短。
【發(fā)明內容】
[0004]本案一方面提供一種能量儲存裝置，包含:一能量型電極對，包含:一第一正極；一第一負極對置于該第一正極；以及一第一電解質，設置于該第一正極與該第一負極之間；一功率型電極對，包含:一第二正極；一第二負極對置于該第二正極；一第二電解質，設置于該第二正極與該第二負極之間；以及一殼體，容置該能量型電極對與功率型電極對。
[0005]本案另一方面向提供一種能量儲存裝置，包括:一能量型電極對；一功率型電極對與該能量型電極對熱接觸；以及一控制模塊，控制該能量型電極對與該功率型電極對獨立運作，或者通過一電路使該能量型電極對與該功率型電極對并聯(lián)運作。
[0006]本案又一方面提供一種能量儲存裝置，包括:一電極對；以及一正溫度系數熱敏電阻元件，與該電極對熱接觸，其中該電阻元件在一特定溫度以下具有第一正溫度系數，而在該特定溫度以上具有第二正溫度系數。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明提供的一種能量儲存裝置實施例示意圖；
[0008]圖2為本發(fā)明提供的另一種能量儲存裝置實施例示意圖；
[0009]圖3為本發(fā)明提供的另一種能量儲存裝置實施例示意圖；
[0010]圖4為本發(fā)明另一能量儲存裝置實施例不意圖；
[0011]圖5為本發(fā)明另一能量儲存裝置實施例不意圖；
[0012]圖6為本發(fā)明另一能量儲存裝置實施例示意圖；
[0013]圖7為本發(fā)明另一能量儲存裝置實施例不意圖；
[0014]圖8為本發(fā)明另一能量儲存裝置實施例不意圖；
[0015]圖9為本發(fā)明另一能量儲存裝置實施例示意圖；
[0016]圖10為本發(fā)明另一實施例中正溫度系數(PTC)熱敏電阻元件的電阻對溫度特性圖。
[0017]附圖中符號簡單說明如下:
[0018]10能量型電極對
[0019]11,21正極電極
[0020]12、22負極電極
[0021]18,28內部正極端子(+)
[0022]19,29內部負極端子(一)
[0023]20功率型電極對
[0024]30 電池
[0025]31、33、87外部正極端子
[0026]32、34、88外部負極端子
[0027]45控制模塊
[0028]46 電路
[0029]47 殼體
【具體實施方式】
[0030]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下文將結合附圖對本發(fā)明技術方案作進一步詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。
[0031]本發(fā)明利用一功率型電極對及一能量型電極對，分別于正負電極間設置一電解質，以形成一功率型電極對與一能量型電極對，并且將該功率型電極對及該能量型電極對分別具有不同的正負電極端子，可獨立操作，以組合成一可分別于不同時間、以不同電流進行充放電的電儲存裝置，由于該電儲存裝置同時由能量型電極對及功率型電極對共兩個電極對所組成，因此也可被稱為雙模塊電儲存裝置。本發(fā)明還可利用該功率型電極對作為一加熱源，當該電儲存裝置在低溫環(huán)境下，利用該電儲存裝置先進行充放電，由于該功率型電極對適合快速充放電，因此由該功率型電極對先動作，且可由電儲存裝置外部系統(tǒng)進行適當的電路設計，連結至充電器或放電負載相關電路。當該功率型電極對動作時，本身會因充放電而產生熱量，便可使該能量型電極對升溫，使該電儲存裝置達到一適合操作的溫度后，該能量型電極對再開始進行充放電，以保護能量型電極對組的壽命。
[0032]本發(fā)明提供一種電儲存裝置，至少包括一種功率型電極對及一種能量型電極對，其中復數個功率型電極對正負兩極分別以并聯(lián)方式電連接，形成功率型電極對組；復數個能量型電極對正負兩極分別以并聯(lián)方式電連接，形成能量型電極對組。其中功率型電極對組的正負電極端子與能量型電極對組的正負電極端子可排列在電儲存裝置的同一側或不同側。能量型電極對組可以是鉛酸電池、鎳-金屬混合電池(N1-MH)、或是鋰離子電池的電極材料組成；功率型電極對可以是電雙層電極、擬電容電極或是高功率型相對的電極材料組成。該功率型電極對與該能量型電極對可獨立操作，亦可經由電儲存裝置外部系統(tǒng)進行適當的電路設計進行并聯(lián)操作，以連結至充電器與放電負載相關的電路。
[0033]本發(fā)明電儲存裝置還包括一溫度感測器，用以量測電儲存裝置中的溫度，并可搭配一電子元件來對該電儲存裝置加熱。
[0034]本發(fā)明電儲存裝置還包括一正溫度系數(positive temperature coefficient,PTC)熱敏電阻元件(thermistor)，利用該正溫度系數熱敏電阻元件所具有的特性，當溫度高于一特定溫度(或稱臨界溫度)時，其電阻值隨之提高；而當溫度位于該特定溫度以下時，其電阻值維持較低的數值且接近常數。因此，選擇具有適當臨界溫度的正溫度系數熱敏電阻元件，即可自發(fā)性地控制是否截斷通往外部加熱元件的電流。
[0035]該能量型電極對的電極與該功率型電極對的電極所使用的活性材料可以應用于不同的儲能系統(tǒng)，如鉛酸電池、鎳-金屬混合電池(N1-MH)、鋰離子電池、電雙層電容器或是擬電容電容器的電極。
[0036]該能量型電極對與該功率型電極對可使用相同的材料組成一能量儲存系統(tǒng)，其特性可隨電極的活性材料的厚度及組成比例、導電添加物或黏結劑的種類、活性材料的尺寸及形狀、及電流收集器的材質或厚度而改變，以分別制成能量型電極對的電極與功率型電極對的電極，進而達成本發(fā)明能量儲存裝置所需的特性。
[0037]活性材料的定義，為儲能裝置中可進行電化學氧化還原反應的材料，并藉此產生電位差，在充電時電位差變大，此時儲能裝置中的正極進行電氧化反應，并將電子輸出至外回路，負極藉由接收正極輸出至外回路的電子進行電還原反應。而放電時則為自發(fā)反應，電位差變小，此時儲能裝置中的負極進行電氧化反應，并將電子輸出至外回路，正極藉由接收負極輸出至外回路的電子進行電還原反應。
[0038]該能量型電極對的電極與該功率型電極對的電極所使用的活性材料可以不同，例如能量型電極對的電極活性材料可以應用于鉛酸電池、鎳-金屬混合電池(N1-MH)或鋰離子電池的電極；功率型電極對的電極活性材料可以應用于電雙層電容器或是擬電容電容器的電極；藉由上述搭配，以分別制成能量型與功率型電極與電極對，進而達成本申請能量儲存裝置所需的特性。
[0039]該電解質種類的選擇可與電極的活性材料搭配。此外，由于本申請所使用的該能量型電極對的電極與該功率型電極對的電極活性材料種類可為相同，因此該能量型電極與該功率型電極對可使用相同的電解質。該電解質可為固態(tài)、膠態(tài)或液態(tài)，該電解質解離后所形成的離子，可移動穿過設置于電極對的正極電極及負極電極之間的多孔性隔離膜，以作為正極電極及負極電極間的離子媒介物。
[0040]電極活性材料與電解質的搭配與儲能裝置的種類有關，如鉛酸電池中二氧化鉛與鉛分別為其正極與負極，并以濃硫酸作為電解質；鋰離子二次電池則通常以鋰離子過渡金屬氧化物為正極，如LiCo02、LiMn204或LiFeP04，而負極通常為石墨、人造石墨，或是錫、硅或其復合材料。而正極與負極的定義，為正極活性材料還原電位高于負極活性材料還原電位，因此在此定義下，正極相較于負極具有較高