用于车辆推进的燃料电池/超级电容器/电池电力系统
2019-11-22

用于车辆推进的燃料电池/超级电容器/电池电力系统

本发明提供了一种用于车辆的电力系统。该电力系统包括连接至电池充电器的类似超级电容器的电子电池。电池充电器向类似超级电容器的电子电池提供能量。加热器操作地连接至类似超级电容器的电子电池以提供能量来加热类似超级电容器的电子电池,从而降低类似超级电容器的电子电池的内阻抗。充电装置操作地连接至电池充电器。马达操作地连接至车辆和类似超级电容器的电子电池。反馈回路控制器操作地连接至加热器、类似超级电容器的电子电池和马达。

集电器 1:Ti/TiN/Pt

额外正电极(3、5等):与电极I相同

因为电子电池由熔盐而不是液态或非液态或聚合物电解质制造,因此电子电池不同于传统的EDL超级电容器。因此,必须通过不同于现有EDL超级电容器的方法制造。

基板100在沉积期间的温度应该保持足够低以避免电极120的成分之间不必要的化学反应。如果电极120中的熔盐电解质的表面张力足够高以使其在沉积期间不会流出,那么允许超过电解质的熔点。否则,重要的是,基板温度保持低于沉积期间电解质的熔点,并且采用基板冷却来确保此情况是必要的。在优选实施方式中,在电解质软化但不熔化时的温度下执行沉积,这通常会导致较密集的电极结构。

制造用于车辆和发电厂应用的大型电子电池所涉及的原理和材料非常类似于制造薄膜电池所使用的原理和材料。然而,一些薄膜沉积技术,尤其诸如溅镀和蒸镀等那些涉及到真空沉积的技术,对于这些大型装置来说太过昂贵了。此外,在基板上建造电池堆叠已经变成可选项,因为整体结构足够大以可容纳在没有支架的包装内。此时可使用诸如丝网印刷、平版印刷、喷墨印刷和薄带成型的厚膜技术来制造这些结构。起始材料应该是紧密混合的电子导体和固态熔盐电解质的纳米粒子以使表面上形成电化学双层的导体原子和分子数量最大化。纳米粒子可通过共同沉淀或本领域技术人员熟知的其他技术来制备。在制备纳米复合电极和分隔板期间,应注意避免个别纳米粒子凝聚成块。

当系统10关闭时,允许电子电池20冷却。然而,在一个实施方式中,电子电池20的充电状态被监控并且维持在操作温度直到充电装置50将电池恢复到其充满电的状态。当达到该点时,充电装置50关闭并且允许电子电池20冷却,使熔盐电解质凝固。

优选的实施方式使用如并入电极120、140的介电分隔板130内的相同熔盐电解质。

然后以采用先前列出的任何技术的第一电极120所使用的类似的方式将第二电极140沉积到介电分隔板130上,这些技术包括但不限于DC磁控溅镀、RF磁控溅镀、镭射剥蚀法、离子束溅镀、热蒸镀、电子束蒸镀、分子束沉积、化学气相沉积、电浆增强式化学气相沉积、原子层沉积、电镀、无电镀、溶胶凝胶法、电浆喷涂、双线电弧喷涂、热喷涂和电弧蒸镀。再一次,最重要的是第二电极140的成分在纳米级别下紧密混合,以确保最大数量的导电原子和分子邻接电解质分子。人们应该注意到,第二电极140的成分并不一定要与第一电极120使用的成分相同,但是对于第一电极120,沉积期间基板100的温度应该受到控制,以防止第二电极140的成分之间的非所要的化学反应并且防止电解质流出。

给出的示例和选择的材料完全用于例示,并非用于限制本发明的范围。而且,虽然本文已经强调了本发明的特定实施方式的许多特性和优点,但是在不背离本发明范围和精神的前提下许多其它实施方式对本领域技术人员来说是显而易见的。

集电器 1:Ti/TiN/Pt

本发明的另一目的是提供一种用于车辆的电力系统,其包括:类似超级电容器的电子电池;电池充电器,操作地连接至类似超级电容器的电子电池,电池充电器向类似超级电容器提供能量;加热器,操作地连接至类似超级电容器的电子电池,加热器提供能量以加热所述类似超级电容器的电子电池来降低类似超级电容器的电子电池的内阻抗;充电装置,操作地连接至电池充电器;马达,操作地连接至车辆和所述类似超级电容器的电子电池;以及反馈回路控制器,操作地连接至加热器、类似超级电容器的电子电池和马达。