一种锂电池和锂电容器复合结构的制作方法

1.本实用新型涉及电池领域，具体是一种锂电池和锂电容器复合结构。


背景技术：

2.目前市场上生产的锂离子电池电芯，受限于电芯结构及设计，往往呈现单一的能量型电芯或者单一的功率型电芯，无法兼顾高能量密度和高功率特性，在使用时无法满足高能量和高功率对负载的同步输出，势必要将若干电芯连接在一起，一定程度上增加了连接时的复杂性。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种锂电池和锂电容器复合结构，以解决背景技术提出的技术问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种锂电池和锂电容器复合结构，包括密封集成在壳体中的锂电池结构区与锂电容结构区，所述锂电池结构区内部设有锂电池，锂电容结构区内设有锂离子电容，所述壳体的表面上密封设置有总盖板，所述总盖板上设有锂电池结构区的至少一组接电极柱与锂电容结构区的至少一组接电极柱。
6.作为本实用新型的改进方案，所述总盖板包括锂电池结构区上的第一分盖板与锂电容结构区上的第二分盖板，所述第一分盖板上设有锂电池结构区的接电极柱，具体包括第一组正负极柱与第二组正负极柱；所述第二分盖板上设有锂电容结构区的接电极柱，具体包括第一组极柱与第二组极柱。
7.作为本实用新型的改进方案，所述第一组正负极柱与第一组极柱分别连接作为第一组接电端口，第二组正负极柱与第二组极柱连接作为第二组接电端口。
8.作为本实用新型的改进方案，所述锂电池结构区内的锂电池为叠片型或者卷绕型；所述锂电容结构区内的锂离子电容为叠片型或者卷绕型。
9.作为本实用新型的改进方案，所述锂电池结构区中设有电解液池a，锂电容结构区中设有电解液池b，所述电解液池a、b的电解液相同，且电解液池a、b的上端之间采用隔板分隔、下端连通。
10.作为本实用新型的改进方案，所述锂电池的正极板材料为磷酸铁锂或三元，负极板材料为石墨；所述锂离子电容的正极板材料为具有双电层储能的活性炭材料，负极板的材料为具有锂离子脱嵌功能的插层炭类材料。
11.有益效果：通过在一套壳体中分别装入锂电池和锂离子电容，通过双腔使结构件集成到一起，分别利用锂电池的高能量特点和锂离子电容器的高功率体系实现该结构能够同步提供持续的能量和瞬时的高功率输出。
附图说明
12.图1为本实用新型锂电池结构区与锂电容结构区设置时的示意图；
13.图2为本实用新型壳体的整体示意图；
14.图3为本实用新型锂电容结构区、锂电池结构区向负载供电时的连接线路图。
15.图中标号：1-壳体；2-第一组正负极柱；3-第二组正负极柱；4-第一组极柱；5-第二组极柱。
具体实施方式
16.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.参见图1，一种锂电池和锂电容器复合结构，包括密封集成在壳体1中的锂电池结构区ⅰ与锂电容结构区ⅱ。锂电池结构区内部设有锂电池，锂电池的结构为叠片型或者卷绕型，根据具体要求设计，能够实现高能量密度设计。同样地，锂电容结构区内设有锂离子电容，锂离子电容可采用为叠片型或者卷绕型结构，实现大功率放电的要求。
18.在一些实施例中，锂电池结构区中设有电解液池a，锂电容结构区中设有电解液池b，电解液池a、b的电解液相同，且所述电解液池a、b的上端之间采用隔板分隔、下端连通。
19.锂电池的正极板材料为磷酸铁锂或三元，负极板材料为石墨，正常的锂电池三元-石墨体系材料结构电压为3.0-4.2v，铁锂-石墨体系电压为2.0～3.65v；锂离子电容的正极板材料为具有双电层储能的活性炭材料，负极板材料为具有锂离子脱嵌功能的插层炭类材料。锂电池、锂离子电容内部正负极板材料之间的隔膜采用pp，pe或pp/pe复合的多层复合结构隔膜。锂电池的正、负极板与锂离子电容的正、负极板分别位于电解液池a、b中，为了增加单独使用锂电池或锂离子电容时电解液的可用量，电解液池a、b的空间即为锂电池结构区ⅰ、锂电容结构区ⅱ的空间，两者之间上端采用隔板分隔，电解液在下端之间相互流通。锂电池结构区ⅰ与锂电容结构区ⅱ之间的电解液相同，均采用以lipf6为溶质，ec/emc/dmc/fec/pc等一种或多种有机溶剂的复合物。
20.如图2所示，壳体1上方为开口区间，其内部的锂电池结构区ⅰ与锂电容结构区ⅱ为密封件，壳体1上方密封设置总盖板，总盖板上设有锂电池结构区ⅰ的至少一组接电极柱与锂电容结构区ⅱ的至少一组接电极柱。为了便于安装，在一些实施例中，总盖板包括锂电池结构区上的第一分盖板与锂电容结构区上的第二分盖板，第一分盖板与第二分盖板焊接连接构成总盖板。在其他实施例中，锂电池结构区ⅰ、锂电容结构区ⅱ上的接电极柱也可以共同固定在一个总盖板上。
21.上述实施例中，第一分盖板上设有锂电池结构区ⅰ的接电极柱，具体包括第一组正负极柱1与第二组正负极柱2，第二分盖板上设有锂电容结构区ⅱ的接电极柱，具体包括第一组极柱3与第二组极柱4。锂电池结构区ⅰ、锂电容结构区ⅱ上的接电极柱之间可以集合在一起，即第一组正负极柱1与第一组极柱3分别连接作为第一组接电端口，第二组正负极柱2与第二组极柱4连接作为第二组接电端口。
22.优选的，锂电池结构区ⅰ、锂电容结构区ⅱ上均分开设置两组接电极柱，可具有如
下优点：1、可以实现多通道的接驳，锂电池结构区ⅰ可以作为提供能量的供给装置(如ev车续航使用)，锂电容结构区ⅱ可以作为提供大负载的功率需求装置，这样两个结构区上的接电极柱可构成双通道输出，锂电池、锂离子电池可以和普通的电芯在一起混合pack，数量比可以随意配比。2、可以实现模组装配的灵活化管理，既可以将两个结构区之间的接电极柱并联，也可以分别管理，实现功率模组和能量模组由两台bms进行分开控制其充放电，从而实现区别化利用。3、由于每个结构区均设有两组接电极柱，可以承受更大的电流负载，这样拓宽了整个电池的功率性能。
23.如图3所示，以锂电池结构区ⅰ设置一个锂电池、锂电容结构区ⅱ设置一个锂离子电容为例，供电时，负载的两端与锂电池结构区ⅰ、锂电容结构区ⅱ并联，两者共同外接为负载提供动力支持。当负载需求高功率瞬时脉冲时，锂离子电容通过其强大的瞬时放电能力，为其提供瞬时功率支持，当锂离子电容的电压降低时，锂电池作为电源为锂离子电容提供充电；当负载需要持续提供能量输出时，锂电池通过其存储的电能不断为负载提供能量支持。
24.在负载电压较高提供反向充电时，当充电的反馈功率过大时，锂离子电容发挥其快速充电能力，实现分流功能，保护锂电池防止出现过充和大电流充电异常问题；当充电采用较低的功率充电时，锂电池结构区ⅰ内持续充入能量，实现能量的存储。
25.因此，本实用新型通过将锂电池结构区ⅰ、锂电容结构区ⅱ复合集成在一起，分别利用锂电池的高能量特点和锂离子电容的高功率体系，能够同步提供负载持续的能量和瞬时的高功率输出。
26.虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
27.故以上所述仅为本技术的较佳实施例，并非用来限定本技术的实施范围；即凡依本技术的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本技术权利要求的保护范围。