能量储存装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种能量储存装置，尤其指一种同时具有一能量型电极对、一功率型电极对，并可在低温操作的能量储存装置。
【背景技术】
[0002]常见的可充电电池，例如锂离子电池(lithium 1n battery)，依其充放电的特性，可以区分为能量型(energy type)电池及功率型(power type)电池。能量型电池的储存能量高，但充、放电时功率较低；相反地，功率型电池的储存能量不高，但充、放电时功率较高。因此，依照此两种电池的特性，可应用于不同的产品。例如，能量型电池应用于手机、笔电等需要低输出功率的产品，而功率型电池则应用于电动车等需要高输出功率的产品。
[0003]不过，无论是能量型电池或是功率型电池，在低温环境下(亦即低于电池的正常工作温度时)，由于电池活性较低，因此在使用时会产生以下问题:电力时效短、充放电效率差、以及容易造成电池损坏致电池寿命缩短。
【发明内容】
[0004]本案一方面提供一种能量储存装置，包含:一能量型电极对，包含:一第一正极；一第一负极对置于该第一正极；以及一第一电解质，设置于该第一正极与该第一负极之间；一功率型电极对，包含:一第二正极；一第二负极对置于该第二正极；一第二电解质，设置于该第二正极与该第二负极之间；以及一壳体，容置该能量型电极对与功率型电极对。
[0005]本案另一方面向提供一种能量储存装置，包括:一能量型电极对；一功率型电极对与该能量型电极对热接触；以及一控制模块，控制该能量型电极对与该功率型电极对独立运作，或者通过一电路使该能量型电极对与该功率型电极对并联运作。
[0006]本案又一方面提供一种能量储存装置，包括:一电极对；以及一正温度系数热敏电阻元件，与该电极对热接触，其中该电阻元件在一特定温度以下具有第一正温度系数，而在该特定温度以上具有第二正温度系数。
【附图说明】
[0007]图1为本发明提供的一种能量储存装置实施例示意图；
[0008]图2为本发明提供的另一种能量储存装置实施例示意图；
[0009]图3为本发明提供的另一种能量储存装置实施例示意图；
[0010]图4为本发明另一能量储存装置实施例不意图；
[0011]图5为本发明另一能量储存装置实施例不意图；
[0012]图6为本发明另一能量储存装置实施例示意图；
[0013]图7为本发明另一能量储存装置实施例不意图；
[0014]图8为本发明另一能量储存装置实施例不意图；
[0015]图9为本发明另一能量储存装置实施例示意图；
[0016]图10为本发明另一实施例中正温度系数(PTC)热敏电阻元件的电阻对温度特性图。
[0017]附图中符号简单说明如下:
[0018]10能量型电极对
[0019]11,21正极电极
[0020]12、22负极电极
[0021]18,28内部正极端子(+)
[0022]19,29内部负极端子(一)
[0023]20功率型电极对
[0024]30 电池
[0025]31、33、87外部正极端子
[0026]32、34、88外部负极端子
[0027]45控制模块
[0028]46 电路
[0029]47 壳体
【具体实施方式】
[0030]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文将结合附图对本发明技术方案作进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
[0031]本发明利用一功率型电极对及一能量型电极对，分别于正负电极间设置一电解质，以形成一功率型电极对与一能量型电极对，并且将该功率型电极对及该能量型电极对分别具有不同的正负电极端子，可独立操作，以组合成一可分别于不同时间、以不同电流进行充放电的电储存装置，由于该电储存装置同时由能量型电极对及功率型电极对共两个电极对所组成，因此也可被称为双模块电储存装置。本发明还可利用该功率型电极对作为一加热源，当该电储存装置在低温环境下，利用该电储存装置先进行充放电，由于该功率型电极对适合快速充放电，因此由该功率型电极对先动作，且可由电储存装置外部系统进行适当的电路设计，连结至充电器或放电负载相关电路。当该功率型电极对动作时，本身会因充放电而产生热量，便可使该能量型电极对升温，使该电储存装置达到一适合操作的温度后，该能量型电极对再开始进行充放电，以保护能量型电极对组的寿命。
[0032]本发明提供一种电储存装置，至少包括一种功率型电极对及一种能量型电极对，其中复数个功率型电极对正负两极分别以并联方式电连接，形成功率型电极对组；复数个能量型电极对正负两极分别以并联方式电连接，形成能量型电极对组。其中功率型电极对组的正负电极端子与能量型电极对组的正负电极端子可排列在电储存装置的同一侧或不同侧。能量型电极对组可以是铅酸电池、镍-金属混合电池(N1-MH)、或是锂离子电池的电极材料组成；功率型电极对可以是电双层电极、拟电容电极或是高功率型相对的电极材料组成。该功率型电极对与该能量型电极对可独立操作，亦可经由电储存装置外部系统进行适当的电路设计进行并联操作，以连结至充电器与放电负载相关的电路。
[0033]本发明电储存装置还包括一温度感测器，用以量测电储存装置中的温度，并可搭配一电子元件来对该电储存装置加热。
[0034]本发明电储存装置还包括一正温度系数(positive temperature coefficient,PTC)热敏电阻元件(thermistor)，利用该正温度系数热敏电阻元件所具有的特性，当温度高于一特定温度(或称临界温度)时，其电阻值随之提高；而当温度位于该特定温度以下时，其电阻值维持较低的数值且接近常数。因此，选择具有适当临界温度的正温度系数热敏电阻元件，即可自发性地控制是否截断通往外部加热元件的电流。
[0035]该能量型电极对的电极与该功率型电极对的电极所使用的活性材料可以应用于不同的储能系统，如铅酸电池、镍-金属混合电池(N1-MH)、锂离子电池、电双层电容器或是拟电容电容器的电极。
[0036]该能量型电极对与该功率型电极对可使用相同的材料组成一能量储存系统，其特性可随电极的活性材料的厚度及组成比例、导电添加物或黏结剂的种类、活性材料的尺寸及形状、及电流收集器的材质或厚度而改变，以分别制成能量型电极对的电极与功率型电极对的电极，进而达成本发明能量储存装置所需的特性。
[0037]活性材料的定义，为储能装置中可进行电化学氧化还原反应的材料，并藉此产生电位差，在充电时电位差变大，此时储能装置中的正极进行电氧化反应，并将电子输出至外回路，负极藉由接收正极输出至外回路的电子进行电还原反应。而放电时则为自发反应，电位差变小，此时储能装置中的负极进行电氧化反应，并将电子输出至外回路，正极藉由接收负极输出至外回路的电子进行电还原反应。
[0038]该能量型电极对的电极与该功率型电极对的电极所使用的活性材料可以不同，例如能量型电极对的电极活性材料可以应用于铅酸电池、镍-金属混合电池(N1-MH)或锂离子电池的电极；功率型电极对的电极活性材料可以应用于电双层电容器或是拟电容电容器的电极；藉由上述搭配，以分别制成能量型与功率型电极与电极对，进而达成本申请能量储存装置所需的特性。
[0039]该电解质种类的选择可与电极的活性材料搭配。此外，由于本申请所使用的该能量型电极对的电极与该功率型电极对的电极活性材料种类可为相同，因此该能量型电极与该功率型电极对可使用相同的电解质。该电解质可为固态、胶态或液态，该电解质解离后所形成的离子，可移动穿过设置于电极对的正极电极及负极电极之间的多孔性隔离膜，以作为正极电极及负极电极间的离子媒介物。
[0040]电极活性材料与电解质的搭配与储能装置的种类有关，如铅酸电池中二氧化铅与铅分别为其正极与负极，并以浓硫酸作为电解质；锂离子二次电池则通常以锂离子过渡金属氧化物为正极，如LiCo02、LiMn204或LiFeP04，而负极通常为石墨、人造石墨，或是锡、硅或其复合材料。而正极与负极的定义，为正极活性材料还原电位高于负极活性材料还原电位，因此在此定义下，正极相较于负极具有较高