專利名稱：儲能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種儲能裝置，特別是涉及ー種具有充電電池及散熱結(jié)構(gòu)的儲能裝置。
背景技術(shù)：
在市場上，充電電池(或稱二次電池)經(jīng)常作為儲能裝置或儲能模塊，并連接外部 的熱傳導結(jié)構(gòu)，如金屬端，用以達到散熱的目的。然而，禾I傭大電流對電池快速充電，或使電 池以大電流快速放電時，將無法僅透過熱傳導結(jié)構(gòu)散熱。舉例而言，在高溫條件下，對鋰離子電池(Lithium-ion Battery ;LIB)進行充電 或放電操作吋，電池的壽命或性能將會大幅降低。因此，溫度是影響電池性能的重要因素。 當溫度持續(xù)上升時，將影響電池的效率，并縮短電池的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的之ー在于提供儲能裝置，其具有高散熱效能。為達上述目的，本發(fā)明提供儲能裝置，包括多個充電電池及多個超級電容。多個超 級電容交錯嵌入在多個充電電池之間。因此，充電電池所產(chǎn)生的熱能可被傳導至相鄰的超 級電容。充電電容的溫度相對低于相鄰的充電電池的溫度。因此，充電電池的溫度可均勻 地被釋放，并且不會累積熱能。如上所述，由于超級電容有效地釋放充電電池所產(chǎn)生的熱能，因此，不會造成熱能 的累積，故可使儲能裝置持續(xù)有效。為讓本發(fā)明的特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出優(yōu)選實施例，并配合附圖，作 詳細說明如下


圖IA為本發(fā)明的儲能裝置的實施例。圖IB及圖2為本發(fā)明的儲能裝置的另ー實施例。圖3A為本發(fā)明的儲能裝置的俯視圖。圖加為圖3A的剖面圖。圖4A及圖4B為本發(fā)明的儲能裝置的溫度特性曲線圖。附圖標記說明1、1’、300 儲能裝置；20 充電電池；22:第一基板；30:散熱結(jié)構(gòu)；32:第二基板；40:輔助裝置；50:冷卻系統(tǒng)；310:堆疊式充電電池；331、333 超級電容；Tl T3:端點；
411 414、421 424、431 434、441 444、451 454、461 464 曲線。
具體實施例方式圖1為本發(fā)明的儲能裝置的實施例。儲能裝置1包括多個充電電池20以及散熱結(jié)構(gòu)30。如圖所示，每一充電電池20看起來像是細薄的長方體。充電電池20設(shè)置在第一基板22之上，并排成一列(row)。每一充電電池20之間具有合適間隔，并且這些間隔可形成梳狀(comb-like)結(jié)構(gòu)，用以釋放充電電池20所產(chǎn)生的熱能。散熱結(jié)構(gòu)30接觸充電電池 20，用以釋放充電電池20所產(chǎn)生的熱能。散熱結(jié)構(gòu)30亦具有梳狀圖案，用以完全地接觸并嵌入充電電池20的梳狀結(jié)構(gòu)。圖IB為本發(fā)明的儲能裝置的另一實施例。在本實施例中， 散熱結(jié)構(gòu)30還連接到第二基板32，用以將充電電池20所產(chǎn)生的熱能傳導至第二基板32， 再由第二基板32釋放。舉例而言，由于第二基板32的另一面與外界相鄰，故可直接且快速地釋放傳導至第二基板32的熱能。充電電池20 (或稱二次電池)可為，鎳鎘電池(Ni-Cd battery)、鎳錳電池(Ni-Mn battery) >HI!(Ni-Zn battery) >HS1 (Nickel hydrogen battery) ^11 ^ 池(Nickel ion_basedbattery)、ffl離子電池(Lithium ion_basedbattery)、固態(tài)ffl 電池 (solid state lithium battery)(Lead acid battery)、g:^±i$Etitk白勺 &。 然而，隨著技術(shù)的發(fā)展，將會增加充電電池的變化型式。由于本領(lǐng)域的技術(shù)人員很清楚了解上述的應用，故不再贅述。散熱結(jié)構(gòu)30可為散熱片(heat sink)、散熱器(heat spreader), 或是其它合適的裝置或其它導熱材料所構(gòu)成的元件。在實施例中，由于超級電容(super capacitor)具有較高的熱傳導能力，故可作為散熱結(jié)構(gòu)30。請參考圖1B，散熱結(jié)構(gòu)30連接輔助裝置40，用以增加散熱效果。舉例而言，輔助裝置40可為散熱片、散熱管(heat pipe)、 7K箱(water tank)、/K7令系統(tǒng)(water cooling system)、熱電致冷器(thermoelectric cooler)、風扇(fan)、風箱(blower)、或是熱箱(thermal pack)，輔助裝置40設(shè)置在第二基板32表面，并可提高散熱效應。在本實施例中，第一基板22及第二基板32的材料具有較高的熱傳導能力。在一些實施例中，具有較高的熱傳導能力的材料包括，熱傳導聚合物(thermal conducting polymer)> 金屬(metal)、娃基板(silicon substrate)、碳(carbon)、碳衍生物 (carbon-based derivatives)、熱電至文冷器(thermoelectric cooler)、或是上述的組合。在實施例中，熱的釋放是通過傳導，其中溫度變化發(fā)生在系統(tǒng)內(nèi)部，通過散熱結(jié)構(gòu) 30，將充電電池20所產(chǎn)生的熱能釋放到周圍環(huán)境中。散熱結(jié)構(gòu)30包括，上述的散熱片、散熱器或是超級電容。在其它實施例中，可通過強制對流，釋放熱能，其中溫度變化發(fā)生在系統(tǒng)內(nèi)部，通過散熱結(jié)構(gòu)30，將充電電池20所產(chǎn)生的熱能釋放到周圍環(huán)境中。請參考圖2，熱能主要是由充電電池20所產(chǎn)生，散熱結(jié)構(gòu)30除了包括上述的散熱片、散熱器或是超級電容外，還包括外部冷卻系統(tǒng)50。舉例而言，冷卻系統(tǒng)50可為風扇、風箱或是連接到第二基板32的輔助冷卻系統(tǒng)。請參考圖IA及圖2，在實施例中，充電電池20以及散熱結(jié)構(gòu)30具有梳狀結(jié)構(gòu)。具有梳狀結(jié)構(gòu)的充電電池20與具有梳狀結(jié)構(gòu)的散熱結(jié)構(gòu)30是以交錯方式排列。在進行充電或放電程序時，充電電池20的溫度將會劇烈地改變，但由超級電容所構(gòu)成的散熱結(jié)構(gòu)30的溫度并不會劇烈地改變。因此，若充電電池20與散熱結(jié)構(gòu)30以梳狀方式交錯排列時，則充電電池20所產(chǎn)生的熱能將會透過相鄰的散熱結(jié)構(gòu)30，而被釋放到周圍環(huán)境中。在實施例中，散熱結(jié)構(gòu)30為超級電容。因此，充電電池20的內(nèi)部將不會累積熱能，故儲能裝置1并不會發(fā)生過熱的問題，并可快速地釋放熱能?？偠灾?，本發(fā)明披露儲能裝置，其中充電電池與散熱結(jié)構(gòu)相互接觸，用以有效且直接地釋放熱能。另外，將超級電容材料作為散熱媒介(或稱散熱器)時，可有效地增加散熱效率。另外，超級電容材料具有出色的熱傳導性(thermal conductivity)以及熱耐受性 (heat endurance)，可操作在65C以上。因此，超級電容適合作為散熱媒介，用以釋放充電電池所產(chǎn)生的熱能。圖3A為本發(fā)明的儲能裝置的另一實施例。圖:3B為圖3A的儲能裝置的剖面圖。儲能裝置300包括堆疊式充電電池310、二超級電容331及333。在本實施例中，堆疊式充電電池310為鋰電容，但并非用以限制本發(fā)明。圖4A為本發(fā)明的儲能裝置的溫度特性曲線圖。在本實施例中，當堆疊式充電電池 310被充電或放電時，超級電容331及333并不會被充電或放電。在放電過程中，測量端點 Tl T3，便可得到曲線411 413、421 423以及431 433。由于曲線411 413、421 423以及431 433的形成方式均相同，故僅以曲線 411為例。在堆疊式充電電池310放電之前，測量端點Tl的溫度，用以產(chǎn)生第一測量結(jié)果。 在堆疊式充電電池310被放電，并且放電電流為5A時，再次測量端點Tl的溫度，用以產(chǎn)生第二測量結(jié)果。根據(jù)第一量測結(jié)果及第二測量結(jié)果間的差異，便可得到曲線411的一個節(jié)點。上述的測量動作共被執(zhí)行三次，用以得到三個節(jié)點。將這三個節(jié)點連接在一起，便可得到曲線411。在圖4A中，曲線414代表已知充電電池的溫度。在對已知充電電池放電前，先測量已知充電電池的溫度。接著，對已知充電電池放電，并且放電電流為5A。在放電過程后， 再測量已知充電電池的溫度。根據(jù)所測量到的溫度，便可得到曲線414。以下將說明堆疊式充電電池310的充電操作及放電操作。首先，將堆疊式充電電池310充電至4. 2V，其充電電流為5A。在10分鐘后，對堆疊式充電電池310放電。在放電之前，測量端點Tl T3的溫度。當堆疊式充電電池310的電壓降低至2. 8V時，停止放電， 并再次測量端點Tl T3的溫度。本發(fā)明并不限定放電電流的大小。在其它實施例中，放電電流可為5A、10A或是15A。不同的放電電流可定義出不同的溫度曲線，如曲線411 414、 421 424 及 431 434。圖4B為本發(fā)明的儲能裝置的另一溫度曲線圖。在本實施例中，若對堆疊式充電電池310進行充電或放電時，超級電容331及333也會隨著充電或放電。在堆疊式充電電池 310的放電過程前后，分別測量端點Tl T3的溫度，得到放電前后的溫度差，并且得到曲線 441 443、451 453以及461 463。由于曲線441 444、451 454以及461 464 的形成方法與曲線411 414、421 424以及431 434的形成方法相同，故不再贅述曲線441 444、451 454的形成方法以及461 464的形成方法。在本實施例中，首先將堆疊式充電電池310充電至4. 2V。充電電流為5A。在10分鐘后，對堆疊式充電電池310進行放電，放電電流為15A。在進行放電之前，測量端點Tl T3的溫度。。當堆疊式充電電池310的電壓降低至2. 8V時，停止放電動作，并再次測量端點Tl T3的溫度，根據(jù)放電前后量測的數(shù)據(jù)，得到端點Tl T3的溫度差。測量的結(jié)果如圖 4B所示。在對堆疊式充電電池310進行充電或放電時，也對超級電容331及333進行充電或放電。當超級電容331及333的電壓達1.3V時，停止對超級電容331及333充電。超級電容331及333的充電流為5A。在15秒后，對超級電容331及333放電。當超級電容331 及333的電壓下降至0.2V時，停止對超級電容331及333放電。超級電容331及333的放電電流為5A。在5秒后，再次對超級電容331及333充電，然后再放電。如圖4A及圖4B所示，圖4B的溫度差異不同于圖4A的溫度差異。雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視權(quán)利要求界定為準。
權(quán)利要求
1.一種儲能裝置，包括多個充電電池，設(shè)置在第一基板上，并排列成一列，每一充電電池之間具有距離；以及散熱結(jié)構(gòu)，釋放該多個充電電池所產(chǎn)生的熱能，其中該散熱結(jié)構(gòu)嵌入該多個充電電池。
2.如權(quán)利要求1所述的儲能裝置，其中該多個充電電池包括，鎳鎘電池、鎳錳電池、鎳鋅電池、鎳氫電池、鎳離子電池、鋰離子電池、固態(tài)鋰電池、鉛蓄電池、或是上述電池的組合。
3.如權(quán)利要求1所述的儲能裝置，其中該散熱結(jié)構(gòu)包括多個散熱片，并且該多個散熱片交錯嵌入該多個充電電池。
4.如權(quán)利要求1所述的儲能裝置，其中該散熱結(jié)構(gòu)包括多個散熱器，并且該多個散熱器交錯嵌入該多個充電電池。
5.如權(quán)利要求1所述的儲能裝置，其中該散熱結(jié)構(gòu)包括多個超級電容，并且該多個超級電容交錯嵌入該多個充電電池。
6.如權(quán)利要求1所述的儲能裝置，其中該散熱結(jié)構(gòu)連接第二基板。
7.如權(quán)利要求6所述的儲能裝置，其中該第一及第二基板是由高熱傳導材料所構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求7所述的儲能裝置，其中該高熱傳導材料包括熱傳導聚合物、金屬、硅基底、碳、碳衍生物、熱電致冷器、或是上述材料的組合。
9.如權(quán)利要求1所述的儲能裝置，其中該散熱結(jié)構(gòu)連接散熱片、散熱管、水箱、水冷系統(tǒng)、熱電致冷器、風扇、風箱、或是熱箱。
10.一種儲能裝置，包括 堆疊式充電電池；以及散熱結(jié)構(gòu)，附著在該堆疊式充電電池上，用以釋放該堆疊式充電電池所產(chǎn)生的熱能。
11.如權(quán)利要求10所述的儲能裝置，其中該堆疊式充電電池包括鎳鎘電池、鎳錳電池、 鎳鋅電池、鎳氫電池、鎳離子電池、鋰離子電池、固態(tài)鋰電池、鉛蓄電池、或是上述電池的組合O
12.如權(quán)利要求10所述的儲能裝置，其中該散熱結(jié)構(gòu)為散熱片。
13.如權(quán)利要求10所述的儲能裝置，其中該散熱結(jié)構(gòu)為散熱器。
14.如權(quán)利要求10所述的儲能裝置，其中該散熱結(jié)構(gòu)為超級電容。
15.如權(quán)利要求10所述的儲能裝置，還包括 第一基板，耦接該堆疊式充電電池；以及第二基板，耦接該散熱結(jié)構(gòu)，其中該第一基板及該第二基板由高熱傳導材料所構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求15所述的儲能裝置，其中該高熱傳導材料包括熱傳導聚合物、金屬、硅基底、碳、碳衍生物、熱電致冷器、或是上述材料的組合。
全文摘要
本發(fā)明公開一種儲能裝置，該儲能裝置具有多個充電電池以及散熱結(jié)構(gòu)。充電電池排成一列，并且每一充電電池之間具有距離。散熱結(jié)構(gòu)嵌入在這些充電電池之間。散熱結(jié)構(gòu)為儲能裝置的散熱媒介。
文檔編號H01M16/00GK102315504SQ20111018768
公開日2012年1月11日 申請日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者邢介琳, 鄭崇華, 闞之晧 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司