碳基電容電池組的充電方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本申請公開了一種碳基電容電池組的充電方法及裝置，所涉及的單體碳基電容電池包括：雙極板、電解液以及電容紙或膜，極板包括：集流體，以及覆設于集流體上的碳鋰混合納米級多孔材料層，并且充電方法以定壓充電方式對碳基電容電池組進行整體充電，直至碳基電容電池組中存在至少一個單體碳基電容電池的實時電量達到預設定電量。這樣，碳基電容電池可滿足功率型設備要求，并且有較強的溫度適應能力，并且定壓的充電方式可保證碳基電容電池組充電的安全性。
【專利說明】
碳基電容電池組的充電方法及裝置
技術領域
[0001]本申請涉及儲能技術領域，尤其涉及一種碳基電容電池組的充電方法及裝置。
【背景技術】
[0002]目前，為滿足供能需求，傳統鉛酸電池或鋰電池作為常用的儲能器件，被廣泛用在電力驅動設備中。但是，傳統電池一般無法滿足功率型設備要求，并且溫度適應能力不強。
【發明內容】
[0003]本申請旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一。
[0004]根據本申請的第一方面，本申請提供一種碳基電容電池組的充電方法，所述碳基電容電池組包括:若干單體碳基電容電池，所述單體碳基電容電池包括:雙極板、位于所述極板之間的電解液，以及位于所述電解液中的電容紙或膜，所述極板包括:金屬材料的集流體，以及涂覆于所述集流體上的碳鋰混合納米級多孔材料層，所述碳鋰混合納米級多孔材料層由納米級多孔碳元素基材與鋰粉混合而成，
[0005]所述碳基電容電池組的充電方法包括:
[0006]以定壓充電方式對所述碳基電容電池組進行整體充電，直至所述碳基電容電池組中存在至少一個所述單體碳基電容電池的實時電量達到預設定電量。
[0007]進一步的，在所述碳基電容電池組中存在至少一個所述單體碳基電容電池的實時電量達到預設定電量后，對所述碳基電容電池組中實時電量未達到所述預設定電量的部分或全部所述單體碳基電容電池以定壓充電方式進行單體充電，直至單體充電所對應的所述單體碳基電容電池的實時電量達到所述預設定電量。
[0008]進一步的，所述碳基電容電池組的充電方法還包括:
[0009]監控所述單體碳基電容電池的實時電壓；
[0010]以所述實時電壓反映所述實時電量，以預設定電壓對應所述預設定電量。
[0011]進一步的，所述預設定電壓為所述單體碳基電容電池的額定工作電壓的85%-100%，所述單體碳基電容電池的額定工作電壓為2.5-3伏特。
[0012]進一步的，整體充電所使用的加載于所述單體碳基電容電池的充電電壓小于單體充電所使用加載于所述單體碳基電容電池的的充電電壓。
[0013]進一步的，所述納米級多孔碳元素基材采用活性炭和/或石墨烯;所述電解液采用丙烯碳酸酯或乙腈為溶劑，四乙基四氟硼酸銨鹽或三乙基一甲基四氟硼酸銨為溶質；所述膜采用為塑料膜;整體充電所使用的加載于所述單體碳基電容電池的充電電壓以及單體充電所使用的加載于所述單體碳基電容電池的充電電壓的取值范圍均為2.5-3伏特。
[0014]根據本申請的第二方面，本申請提供一種碳基電容電池組的充電裝置，所述碳基電容電池組包括:若干單體碳基電容電池，所述單體碳基電容電池包括:雙極板、位于所述極板之間的電解液，以及位于所述電解液中的電容紙或膜，所述極板包括:金屬材料的集流體，以及涂覆于所述集流體上的碳鋰混合納米級多孔材料層，所述碳鋰混合納米級多孔材料層由納米級多孔碳元素基材與鋰粉混合而成，
[0015]所述碳基電容電池組的充電裝置包括:
[0016]用于對所述單體碳基電容電池進行實時電量監控的監控模塊；
[0017]用于以定壓充電方式對所述碳基電容電池組進行整體充電的充電模塊;以及，
[0018]與所述監控模塊及所述充電模塊相連的、用于根據所述監控模塊所得監控信息控制所述充電模塊工作直至所述碳基電容電池組中存在至少一個所述單體碳基電容電池的實時電量達到預設定電量的控制模塊。
[0019]進一步的，所述充電模塊包括:
[0020]受所述控制模塊控制以定壓充電方式對所述碳基電容電池組進行整體充電的第一充電單元；以及，
[0021]受所述控制模塊控制在所述第一充電單元工作完成之后對所述碳基電容電池組中實時電量未達到所述預設定電量的部分或全部所述單體碳基電容電池以定壓充電方式進行單體充電直至單體充電所對應的所述單體碳基電容電池的實時電量達到所述預設定電量的第二充電單元。
[0022]進一步的，所述監控模塊采用對所述單體碳基電容電池進行實時電壓采樣的電壓采樣電路，以所述實時電壓反映所述實時電量，以預設定電壓對應所述預設定電量。
[0023]進一步的，所述預設定電壓為所述單體碳基電容電池的額定工作電壓的85%-100%，所述單體碳基電容電池的額定工作電壓為2.5-3伏特;整體充電所使用的加載于所述單體碳基電容電池的充電電壓小于單體充電所使用加載于所述單體碳基電容電池的的充電電壓，整體充電所使用的加載于所述單體碳基電容電池的充電電壓以及單體充電所使用的加載于所述單體碳基電容電池的充電電壓的取值范圍均為2.5-3伏特;所述納米級多孔碳元素基材采用活性炭和/或石墨烯;所述電解液采用丙烯碳酸酯或乙腈為溶劑，四乙基四氟硼酸銨鹽或三乙基一甲基四氟硼酸銨為溶質;所述膜采用為塑料膜。
[0024]本申請的有益效果是:
[0025]通過提供一種碳基電容電池組的充電方法及裝置，所涉及的單體碳基電容電池包括:雙極板、電解液以及電容紙或膜，極板包括:集流體，以及覆設于集流體上的碳鋰混合納米級多孔材料層，并且充電方法以定壓充電方式對碳基電容電池組進行整體充電，直至碳基電容電池組中存在至少一個單體碳基電容電池的實時電量達到預設定電量。這樣，碳基電容電池可滿足功率型設備要求，并且有較強的溫度適應能力，并且定壓的充電方式可保證碳基電容電池組充電的安全性。
【附圖說明】
[0026]圖1為本申請實施例一的碳基電容電池組的結構示意圖。
[0027]圖2為本申請實施例一的單體碳基電容電池的結構示意圖。
[0028]圖3為本申請實施例一的碳基電容電池組的充電裝置的結構示意圖。
[0029]圖4為本申請實施例二的碳基電容電池組的充電方法的流程示意圖。
[0030]圖5為本申請實施例二的碳基電容電池組的充電裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面詳細描述本申請的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本申請，而不能理解為對本申請的限制。
[0032]在本申請的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本申請和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本申請的限制。
[0033]此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本申請的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0034]在本申請中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本申請中的具體含義。
[0035]在本申請中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0036]下面通過【具體實施方式】結合附圖對本申請作進一步詳細說明。
[0037]實施例一:
[0038]本實施例提供了一種碳基電容電池組的充電方法，該充電方法適用于一種碳基電容電池組，如圖1所示，該碳基電容電池組包括:若干單體碳基電容電池1I，單體碳基電容電池101可通過串聯、并聯或串并聯結合的方式組成上述碳基電容電池組，其中，單體碳基電容電池101包括如圖2所示的結構:第一極板201、第二極板202、位于第一極板201與第二極板202之間的電解液203，以及位于電解液203中的電容紙或膜204，第一極板201及第二極板202均包括:金屬材料的集流體200(例如鋁或銅等)，以及涂覆于集流體200上的碳鋰混合納米級多孔材料層100，碳鋰混合納米級多孔材料層由納米級多孔碳元素基材與鋰粉混合
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[0039]在本實施例中，納米級多孔碳元素基材采用活性炭和/或石墨烯等；電解液203采用丙烯碳酸酯和/或乙腈等為溶劑，四乙基四氟硼酸銨鹽或三乙基一甲基四氟硼酸銨等為溶質；膜204可采用為聚乙烯微孔膜或塑料膜等。采用活性炭或石墨烯，或者活性炭與石墨烯的混合材料，這樣，可有效降低單體碳基電容電池的漏電率，實驗數據對應的年漏電率可達到10%甚至以下。
[0040]上述碳基電容電池組的充電方法包括:[0041 ]以定壓充電方式對碳基電容電池組進行整體充電，直至碳基電容電池組中存在至少一個單體碳基電容電池101的實時電量達到預設定電量。
[0042]這樣，在進行碳基電容電池組整體充電時，當其中至少有一個單體碳基電容電池的實時電量達到預設定電量時停止整體充電，保證了單體碳基電容電池不會過充，從而保證了碳基電容電池的正常工作性能，延長了碳基電容電池的使用壽命。另外，以定壓的充電方式進行整體充電，可達到快充的效果，例如，充電10秒-10分鐘即可使其中單體碳基電容電池的實時電量就達到預設定電量。定壓的充電方式還可以簡化充電控制方式，從而控制簡單易行，降低了成本。
[0043 ]在本實施例中，碳基電容電池組的充電方法還包括:監控單體碳基電容電池1I的實時電壓；以實時電壓反映實時電量，以預設定電壓對應預設定電量。預設定電壓通常可設為單體碳基電容電池的額定工作電壓的85%_100%，具體可取值為單體碳基電容電池的額定工作電壓的85%、90%、95%或100%等。而單體碳基電容電池的額定工作電壓為2.5-3伏特，具體可取值為2.5、2.61、2.62、2.7、2.8、2.85或3伏特等。由于單體碳基電容電池的實時電壓與其實時電量存在幾乎線性的對應關系，這樣，當需要監控單體碳基電容電池的實時電量時，只需要監控單體碳基電容電池的實時電壓即可，簡單方便。另外，根據碳基電容電池的實時電量與實時電壓的對應關系，碳基電容電池使用后的剩余電量也可以通過其電壓反映并可供讀數。
[0044]相應的，本實施例還提供了一種碳基電容電池組的充電裝置，如圖3所示，碳基電容電池組包括如圖1所示的結構，單體碳基電容電池包括如圖2所示的結構，此處不再贅述。
[0045 ]上述碳基電容電池組的充電裝置包括如圖3所示的結構:
[0046]用于對單體碳基電容電池101進行實時電量監控的監控模塊301;
[0047]用于以定壓充電方式對碳基電容電池組進行整體充電的充電模塊302;以及，
[0048]與監控模塊301及充電模塊302相連的、用于根據監控模塊301所得監控信息控制充電模塊302工作直至碳基電容電池組中存在至少一個單體碳基電容電池101的實時電量達到預設定電量的控制模塊303。
[0049]這樣，在利用充電模塊進行碳基電容電池組整體充電時，當監控模塊監控到其中至少有一個單體碳基電容電池的實時電量達到預設定電量時，控制模塊控制充電模塊停止整體充電，保證了單體碳基電容電池不會過充，從而保證了碳基電容電池的正常工作性能，延長了碳基電容電池的使用壽命。另外，以定壓的充電方式進行整體充電，可達到快充的效果，例如，充電10秒-10分鐘可使其中單體碳基電容電池的實時電量就達到預設定電量。定壓的充電方式還可以簡化充電裝置的結構，從而簡化了結構，降低了成本。
[0050]在本實施例中，監控模塊301采用對單體碳基電容電池101進行實時電壓采樣的電壓采樣電路，以實時電壓反映實時電量，以預設定電壓對應預設定電量。預設定電壓通常可設為單體碳基電容電池的額定工作電壓的85%-100%，具體可取值為單體碳基電容電池的額定工作電壓的85%、90%、95%或100%等。而單體碳基電容電池的額定工作電壓為2.8-3伏特，具體可取值為2.5、2.61、2.62、2.8、2.85或3伏特等。由于單體碳基電容電池的實時電壓與其實時電量存在幾乎線性的對應關系，這樣，當需要監控單體碳基電容電池的實時電量時，只需要監控單體碳基電容電池的實時電壓即可，簡單方便。另外，根據碳基電容電池的實時電量與實時電壓的對應關系，碳基電容電池使用后的剩余電量也可以通過其電壓反映并可供讀數。
[0051]實施例二:
[0052]本實施例與其它實施例區別主要在于:
[0053]本實施例的碳基電容電池組的充電方法除包括如實施例一中所示流程401之外，還進一步包括如圖4所示的流程:402，在碳基電容電池組中存在至少一個單體碳基電容電池101的實時電量達到預設定電量后，對碳基電容電池組中實時電量未達到預設定電量的部分或全部單體碳基電容電池101以定壓充電方式進行單體充電，直至單體充電所對應的單體碳基電容電池101的實時電量達到預設定電量。
[0054]這樣，對碳基電容電池進行單體充電時，當其中單體碳基電容電池的實時電量達到預設定電量時停止單體充電，保證了單體碳基電容電池不會過充，從而保證了碳基電容電池的正常工作性能，延長了碳基電容電池的使用壽命，也保證了碳基電容電池組中各個單體碳基電容電池之間電壓均衡。另外，定壓的充電方式還可以簡化充電控制方式，例如無需充電電流檢測、無需電流泄放等，從而控制簡單易行，降低了成本。
[0055]在本實施例中，整體充電所使用的加載于單體碳基電容電池的充電電壓一般會小于單體充電所使用加載于單體碳基電容電池的的充電電壓，整體充電所使用的加載于單體碳基電容電池的充電電壓以及單體充電所使用的加載于單體碳基電容電池的充電電壓的取值范圍均為2.5-3伏特，例如，整體充電所使用的加載于單體碳基電容電池的充電電壓可為2.5-2.7伏特，而單體充電所使用的加載于單體碳基電容電池的充電電壓可為2.6-2.85伏特，這樣，整體充電可使用小電壓定壓充電，實現快速充電且可以防止大電流沖擊，單體充電可采用較大的電壓以壓入的方式定壓充電，可保證充電過程的完全。
[0056]相應的，如圖5所示，本實施例的碳基電容電池組的充電裝置中，充電模塊302包括:
[0057]受控制模塊303控制以定壓充電方式對碳基電容電池組進行整體充電的第一充電單元501 ；以及，
[0058]受控制模塊303控制在第一充電單元501工作完成之后對碳基電容電池組中實時電量未達到預設定電量的部分或全部單體碳基電容電池101以定壓充電方式進行單體充電直至單體充電所對應的單體碳基電容電池101的實時電量達到預設定電量的第二充電單元502。
[0059]這樣，利用第二充電單元對碳基電容電池進行單體充電時，當監控模塊監控到其中單體碳基電容電池的實時電量達到預設定電量時，控制模塊控制第二充電單元停止單體充電，保證了單體碳基電容電池不會過充，從而保證了碳基電容電池的正常工作性能，延長了碳基電容電池的使用壽命，也保證了碳基電容電池組中各個單體碳基電容電池之間電壓均衡。另外，定壓的充電方式還可以簡化充電裝置的結構，例如無需充電電流檢測電路、無需電流泄放電路等，從而簡化了結構，降低了成本。
[0060]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施方式”、“一些實施方式”、“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本申請的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0061]以上內容是結合具體的實施方式對本申請所作的進一步詳細說明，不能認定本申請的具體實施只局限于這些說明。對于本申請所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本申請構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。
【主權項】
1.一種碳基電容電池組的充電方法，其特征在于，所述碳基電容電池組包括:若干單體碳基電容電池，所述單體碳基電容電池包括:雙極板、位于所述極板之間的電解液，以及位于所述電解液中的電容紙或膜，所述極板包括:金屬材料的集流體，以及涂覆于所述集流體上的碳鋰混合納米級多孔材料層，所述碳鋰混合納米級多孔材料層由納米級多孔碳元素基材與鋰粉混合而成， 所述碳基電容電池組的充電方法包括: 以定壓充電方式對所述碳基電容電池組進行整體充電，直至所述碳基電容電池組中存在至少一個所述單體碳基電容電池的實時電量達到預設定電量。2.如權利要求1所述的碳基電容電池組的充電方法，其特征在于，在所述碳基電容電池組中存在至少一個所述單體碳基電容電池的實時電量達到預設定電量后，對所述碳基電容電池組中實時電量未達到所述預設定電量的部分或全部所述單體碳基電容電池以定壓充電方式進行單體充電，直至單體充電所對應的所述單體碳基電容電池的實時電量達到所述預設定電量。3.如權利要求2所述的碳基電容電池組的充電方法，其特征在于，所述碳基電容電池組的充電方法還包括: 監控所述單體碳基電容電池的實時電壓； 以所述實時電壓反映所述實時電量，以預設定電壓對應所述預設定電量。4.如權利要求3所述的碳基電容電池組的充電方法，其特征在于，所述預設定電壓為所述單體碳基電容電池的額定工作電壓的85%-100%，所述單體碳基電容電池的額定工作電壓為2.5-3伏特。5.如權利要求2所述的碳基電容電池組的充電方法，其特征在于，整體充電所使用的加載于所述單體碳基電容電池的充電電壓小于單體充電所使用加載于所述單體碳基電容電池的的充電電壓。6.如權利要求5所述的碳基電容電池組的充電方法，其特征在于，所述納米級多孔碳元素基材采用活性炭和/或石墨烯;所述電解液采用丙烯碳酸酯或乙腈為溶劑，四乙基四氟硼酸銨鹽或三乙基一甲基四氟硼酸銨為溶質;所述膜采用為塑料膜;整體充電所使用的加載于所述單體碳基電容電池的充電電壓以及單體充電所使用的加載于所述單體碳基電容電池的充電電壓的取值范圍均為2.5-3伏特。7.—種碳基電容電池組的充電裝置，其特征在于，所述碳基電容電池組包括:若干單體碳基電容電池，所述單體碳基電容電池包括:雙極板、位于所述極板之間的電解液，以及位于所述電解液中的電容紙或膜，所述極板包括:金屬材料的集流體，以及涂覆于所述集流體上的碳鋰混合納米級多孔材料層，所述碳鋰混合納米級多孔材料層由納米級多孔碳元素基材與鋰粉混合而成， 所述碳基電容電池組的充電裝置包括: 用于對所述單體碳基電容電池進行實時電量監控的監控模塊； 用于以定壓充電方式對所述碳基電容電池組進行整體充電的充電模塊；以及， 與所述監控模塊及所述充電模塊相連的、用于根據所述監控模塊所得監控信息控制所述充電模塊工作直至所述碳基電容電池組中存在至少一個所述單體碳基電容電池的實時電量達到預設定電量的控制模塊。8.如權利要求7所述的碳基電容電池組的充電裝置，其特征在于，所述充電模塊包括: 受所述控制模塊控制以定壓充電方式對所述碳基電容電池組進行整體充電的第一充電單元；以及， 受所述控制模塊控制在所述第一充電單元工作完成之后對所述碳基電容電池組中實時電量未達到所述預設定電量的部分或全部所述單體碳基電容電池以定壓充電方式進行單體充電直至單體充電所對應的所述單體碳基電容電池的實時電量達到所述預設定電量的第二充電單元。9.如權利要求8所述的碳基電容電池組的充電裝置，其特征在于，所述監控模塊采用對所述單體碳基電容電池進行實時電壓采樣的電壓采樣電路，以所述實時電壓反映所述實時電量，以預設定電壓對應所述預設定電量。10.如權利要求9所述的碳基電容電池組的充電裝置，其特征在于，所述預設定電壓為所述單體碳基電容電池的額定工作電壓的85 % -100 %，所述單體碳基電容電池的額定工作電壓為2.5-3伏特;整體充電所使用的加載于所述單體碳基電容電池的充電電壓小于單體充電所使用加載于所述單體碳基電容電池的的充電電壓，整體充電所使用的加載于所述單體碳基電容電池的充電電壓以及單體充電所使用的加載于所述單體碳基電容電池的充電電壓的取值范圍均為2.5-3伏特;所述納米級多孔碳元素基材采用活性炭和/或石墨烯;所述電解液采用丙烯碳酸酯或乙腈為溶劑，四乙基四氟硼酸銨鹽或三乙基一甲基四氟硼酸銨為溶質;所述膜采用為塑料膜。
【文檔編號】H01M10/42GK105932347SQ201610481694
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月27日
【發明人】鄭東冬, 鄭路, 鄭役軍
【申請人】深圳市圖門新能源有限公司