[其他]混合电容电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种将电池与电容器复合而成的混合电容电池。

背景技术

近年来，与以往所使用的二次电池相比，具有更高的能量密度和功率密度的镍氢电池及锂离子二次电池广泛普及，并作为混合动力汽车及电动汽车的蓄电装置使用。然而，由于这些电池的材料昂贵且制造需要大量的工作量，所以与现有的二次电池相比，易使成本变高，因而在汽车用发电及太阳能发电等领域中，低价的铅蓄电池仍然占据主流地位。

另外，最近，根据日本实用新型登记第3181140号公报中公开的内容可知，试做了许多通过端子结合的方式将充放电性能优异的双电层电容器与低价的铅蓄电池连接而成的电容电池。如此一来，不仅通过在铅蓄电池上连接电容器而使得充放电时间缩短，而且能够发挥通过电容器承受在急剧充放电时施加给铅蓄电池的过度的负担的功能，因而，有望能够减轻由硫酸盐化作用(sulfation)等引起的电极板的劣化从而提高电池寿命。

然而，作为通过端子将电容器与铅蓄电池进行结合的结果，除了会使得装置容易大型化之外，还会产生与其连接线的长度相应的电阻，从而难以顺利地向电容器侧进行输入和输出的切换并且会随之产生功率损耗，因而，很难说能够通过上述方案充分地减轻铅蓄电池的负担。因此，作为还称为将电容器与电池一体地融合而成的混合式电池的蓄电装置，日本特表2007-506230号公报中提出了一种采用如下方式的方案：在设置铅基负极和二氧化铅基正极的基础上还设置电容器负极，从而构成铅蓄电池部分和非对称电容器部分，在进行高电流的充电和放电的期间，由非对称电容器部分优先进行电荷的接收和释放。另外，日本特开2009-141181号公报也公开了一种具备电容器正极、通用负极以及含有含锂金属化合物的电池正极且提高了电池的综合性能的装置。

这样，通过将作为电容器的存储电荷的部分设置于蓄电池内进行一体化(混合化)，由此，该部分与电池电极部分相比，内部电阻小，并能够优先且快速地进行高电流的充放电，因而，与仅将它们进行通过端子结合相比，容易实现小型化，再加上不存在连接线，有望大幅提高耐久性和功率密度。因此，可设想将这些装置作为车辆的刹车制动时的再生电力的充电装置，或者发电量随时变化的太阳能发电和风力发电的蓄电装置来使用。

然而，在前者的混合式铅蓄电池中，其电容器中存储电荷的部分的面积比正电极和负电极的面积小，电容器功能对整体容量的贡献比率非常小，因而在整体上对电池的综合性能的改善没那么大。另外，由于后者的混合式电池难以进行稳定的商品化等理由，因而目前难以实现量产化。

对此，本申请发明人在之前的日本特开2013-247101号公报中，提出了图9所示的混合式电池。即，将构成负极板的二氧化铅板11和构成负极板的铅板12在交替排列的状态下浸渍于电解质100中从而构成铅蓄电池，但是，相邻的正极板与负极板成对且在该相邻的正极板与负极板之间夹持电解质200而成的单元作为构成电容器单元的电极体20，多个电极体20以正极板与负极板相向的方式排列配置，该相向的正极板和负极板与中间的电解液100一同构成各电池单元。由此，使电容器中存储电荷的部分相对于构成电池的部分的比率扩大，从而可实现优异的充放电性能。

然而，构成该电容器单元的电极体20的内部侧，虽然被构成正极板的二氧化铅板11和构成负极板的铅板12夹持并密封，但由于薄板状的二氧化铅板11和铅板12没有足够的强度和耐久性，因而可能会因冲击或腐蚀等使得其内部侧向外部的电解液100侧联通并开放从而使电容器功能受损。另外，因为这样将电池电极与电容器一体化所以会加快负极板即二氧化铅板11的劣化，从而不得不说在延长电池寿命这点上存在不足。

另一方面，在日本特开2014-175128号公报中提出了如下方案：将多个铅电池单元及包含电容器等的蓄電元件的辅助电池分别容纳于在电池壳内被并排分隔而成的多个室中，并在将其上端开口部盖住的盖部上将各铅电池单元与单个辅助电池并联连接。这样，将铅电池单元与辅助电池容纳于公用的壳内，并以较短的配线长度将它们连接起来，由此，有望能够减小辅助电池与铅电池单元之间的电阻，发挥接近上述混合式电池的功能。

但是，在这样将单个辅助电池与多个铅电池单元并联的方式中，虽然能尽可能地缩短配线长度，但是与上述那样将电池电极与电容器一体化的方式相比，在该配置下，对与辅助电池分离的位置的铅电池单元进行连接的配线的电阻并不小，可能会导致减轻电池单元负担的效果部分地减弱。另外，由于各铅电池单元处于串联连接关系时，充放电时的各电池单元的负担并不一样，因而难以通过单个辅助电池对不同状态下的各铅电池单元进行充分地辅助。