[发明专利]电容储能器及包含电容储能器的电容储能装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容储能器以及采用该电容储能器的电容储能装置。 

背景技术

现有的电能量储存器，包括电化学蓄电池、普通电容器、超级电容器等。 

其中电化学蓄电池(简称蓄电池)利用物质的氧化还原反应原理来储存能量，其缺点是单个电池的工作电压低，充电时间长，循环寿命短，部分蓄电池使用酸性电解液，一旦泄漏会造成危险及环境污染等。 

普通电容器是通过物理过程吸附电荷从而储存电能的元器件，被越来越广泛的用于电子设备和产品中。与传统的蓄电池相比，电容器具有充电时间短、使用寿命长等优点，但缺点是储存的电能量比较少，难以作为持续性的电源。 

近年来出现的超级电容器是一种介于畜电池和普通电容器之间的电化学电容器装置，超级电容器主要依靠在电极板和电解液的界面之间所形成的双电层来储存能量。目前，一般选用碳材料(比如多孔碳、碳纤维等)来作为超级电容的电极板，由于碳材料较大的比表面积(500～2000m²/g)和双电层之间的极小距离(约为 )，所以超级电容具有极大的电容量(一般超级电容的容量为法拉级)。但是，尽管如此，目前的超级电容的能量密度仍然没有传统蓄电池高，市场上的高端超级电容器每公斤的储存能量只有锂电池的1/25～1/10。 

使用了特殊介电材料的陶瓷介质电容器能够解决一般超级电容器的上述问题(美国专利US7033406)。对陶瓷介质电容的电介质材料进行改进，使其可以承受几千伏特的高压，其质量储能密度可以达到0.2～0.4kW·h/kg，超过了锂电池的0.2kW·h/kg，可以进行快速的充放电从而给汽车提供大功率的推动电源，而且无任何污染。但是在具体应用过程中，可能会出现如下的问题： 

1、由于电容储能器的正常工作环境比较复杂，如果在潮湿和有尘埃的环境下使用，正负极板间很容易产生自放电而使存储的电能损失；并且极板表面如果积有水蒸汽和尘埃时，将严重影响其表面散热性，正负极板之间可能发生击穿和自发放电，造成所储存的电能流失。 

2、这种大功率的电容储能器的工作电流最大可达到几百安培，使用过程中的介电损耗和线路损耗，使电容储能器内部产生大量的热量，当温度超过80℃，会破坏电容储能器的正常运行；如果在-40℃的低温环境下使用，电容储能器 由于内部电容材料的介电常数远低于常温的介电常数，电容值下降导致储能量低于常温时所能存储的能量，影响电容储能器的正常工作。 

3、如果电容储能器应用作为电动汽车的动力电源时，内部的高绝缘材料要保证电容储能器在高电压下使用可靠，而一旦发生意外，外壳破裂，内部的高电压电极会裸露出来，将导致安全问题。 

发明内容

本发明的目的就是针对上述问题，提供一种使用可靠性高的电容储能装器以及使用该电容储能器的电容储能装置。 

为了解决上述的技术问题，本发明采用的技术方案是： 

一种电容储能器，它包括箱体、与所述箱体密封连接的箱盖、设置在所述箱体内的多个陶瓷电容部件，在所述的箱体内充满介电强度大于20KV/mm的液体。 

所述的陶瓷电容部件具有多个正负极板，在所述的正极板或负极板上具有多个突起。 

所述的液体为硅油。 

一种电容储能装置，它包括上述的电容储能器和与上述电容储能器相连接的温控循环装置，所述的温控循环装置包括单向阀、加热或冷却装置、单向压力泵、气液分离装置、热电偶、电动机以及温度控制仪，所述的第一单向阀、加热或冷却装置、单向压力泵、气液分离装置、第二单向阀通过管道依次相连通，所述的第一单向阀和第二单向阀与箱体相连通，在管道内充满所述液体，所述热电偶的触头伸入箱体内，所述电动机与单向压力泵电连通，所述温度控制仪分别与电动机和热电偶电连通。 

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下优点：由于在箱体内的正负极板之间充满了具有高介电强度的液体(介电强度＞20KV/mm)，使得电极板之间在高压环境下不易发生击穿和自发放电。 

本发明进一步的优点是：可以通过循环液体来调控电容储能器箱体内的温度，使得电容储能器处于最佳工作环境。 

本发明进一步的优点是：液体在循环过程中能将附着在电容储能器极板表面的杂质带走，保证极板之间不会因为杂质累积太多而导致击穿。 

本发明更进一步的优点是：当出现意外时，如果箱体破裂导致液体漏出时，极板间的突起露在空气中，发生击穿放电，使存储的电能迅速导走，使电容储 能器电压达到人体安全电压。 

附图说明