[发明专利]复合电池及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于电化学及化学电源技术领域，具体的说是涉及一种复合电池及其制备方法和应用。

背景技术

电池工业是新能源产业的重要组成部分，新型电池技术是影响科技和产业发展高新技术之一，是二十一世纪最具发展潜力的朝阳产业。随着科技的进步，电池工业在国家经济建设、国防建设中将发挥越来越重要的作用。

能源危机的日益加剧和汽车保有量的与日俱增，使传统内燃机汽车面临严峻挑战。特别是经济处于高速发展的中国，石油消耗和进口量不断攀升，给油耗大户汽车工业的发展造成了前所未有的压力，也为传统汽车的技术升级、新能源汽车及电池产业的发展带来了机遇。传统汽车的技术升级取决于科技进步，新能源电动汽车的发展取决于电池技术的革命。

世界所有以内燃机为动力的火车、飞机、汽车、拖拉机、坦克、发电机、船舶的打火启动，无一例外的都是配置使用铅酸蓄电池。然而，铅酸蓄电池并非十全十美，它比能量密度低、零下20度启动困难、自身重量大，打火启动瞬间又要求蓄电池要释放300～800A的大电流，这相当于蓄电池3～8C或更大的深度放电，导致电池使用寿命缩短或终止。现有市场销售蓄电池的使用寿命1～2年不等，其中出租车、城市公交客车因频繁启停，电池使用寿命不足一年。

锂离子电池具有高比能量、循环使用寿命长、绿色环保、重量轻体积小等优点，是新能源纯电汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)的动力电源，但目前锂离子电池还存在着有待解决的价格高、电池一致性及安全等方面的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种复合电池，该复合电池能量高、功率大、耐低温，保护母体电池、使用寿命长，还能够回收能量、节能减排、节约资源。

本发明的另一目的在于提供一种工艺简单、成本低廉、适于工业化生产的复合电池制备方法。

本发明进一步的目的在于提供一种复合电池在电启动系统、电驱动系统、不间断电源、牵引车的启动和制动能量回收器件、电力供电系统智能电网控制器件的直流电源、飞机直流地面电源、军用激光武器、潜艇、导弹、航天飞机、载重卡车、装甲车或坦克中的应用。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种复合电池，包括电池壳体，所述电池壳体上设有正、负极端子，在所述电池壳体内还包括母体电池、超级电容器和均压电路板，所述母体电池、超级电容器和均压电路板分别固定于电池壳体内部，所述母体电池、超级电容器和均压电路板三者并联电连接构成并联系统，所述并联系统的正极、负极分别与电池壳体上的正、负极端子对应电连接。

以及，一种复合电池制备方法，包括如下步骤：

分别提供电池壳体、母体电池、超级电容器和均压电路板；

将母体电池、超级电容器和均压电路板三者并联连接，形成并联系统；

将并联系统的正、负极分别与壳体上的正、负极端子进行电连接；

将电连接完毕后的母体电池、超级电容器和均压电路板置于电池壳体内固定，得到所述的复合电池。

进一步的，本发明复合电池在电启动系统、电驱动系统、不间断电源、牵引车的启动和制动能量回收器件、电力供电系统智能电网控制器件的直流电源、飞机直流地面电源、军事的激光武器、潜艇、导弹、航天飞机、载重卡车、装甲车、坦克中的应用。

上述技术方案是将高比能量的母体电池与高比功率的超级电容器匹配复合，取长补短、优势互补，使得该复合电池具有双重性能优势，其至少具有如下有益效果：

1.能量高、功率大：复合电池除保持原有母体电池高比能量密度外，可瞬间向负载提供30～800A的大电流和5～20KW的高功率；

2.保护母体电池、延长电池使用寿命：由于复合电池中的超级电容器具有瞬间释放数百至数千安培(A)大电流和高功率保持等特性，母体电池不深度放电，减轻了母体电池极板极化深度，延长了其寿命；

3.由于超级电容器可在极低温度如-40℃～+70℃温度范围内正常释放大电流和功率，有效扩展了该复合电池的使用范围；

4.回收能量、节能减排：将复合电池应用于电驱动系统中，复合电池中的超级电容器能有效的回收、储存制动刹车及发动机富余能量，能有效节约油的用量，有利于节能减排；

5.节约了资源，复合电池由于采用超级电容器与不同种类的母体电池复合，使母体电池体积减小，重量减轻，如母体为12V、110Ah铅酸电池的复合电池与12V、200Ah传统铅酸电池的输出功率相当，两者铅用量相差近半，因此，复合电池的重量减轻了33～50％，从而有效节约了铅用量。同理，也减少了锂离子电池、镍氢电池正、负极材料的用量；