水平复合式电能供应结构制造技术

本发明专利技术是关于一种水平复合式电能供应结构，其主要包含有一第一绝缘层；一第二绝缘层；二个分别位于第一绝缘层与第二绝缘层上的图案化导体层；以及数个位于该第一绝缘层与该第二绝缘层间的电化学系统单元群组，其通过该图案化导体层形成串联与/或并联。电化学系统单元群组是由至少一电化学系统单元构成，每个电化学系统单元的侧壁具有一封装层，使其电解质系统相互不流通，因此相互连接时所产生的高电压不会影响单一的电化学系统单元而造成其电解质系统裂解，能于水平复合式电能供应结构内同时完成串联与/或并联。本发明专利技术通过设置第一绝缘层与第二绝缘层，能有效抵挡金属物件穿刺电能供应结构所可能引起的破坏。

Horizontal composite power supply structure

【技术实现步骤摘要】
水平复合式电能供应结构
本专利技术是有关于一种电能供应结构，特别是一种藉由电化学系统单元予以串联，并于电能供应结构内部同时完成电化学系统单元群组的并联与/或串联的高电压、高容量、3D立体化的水平复合式电能供应结构。
技术介绍
近年来，随着石化燃料能源的耗竭与环保意识的抬头，迫使人们对生活中以石化燃料为动力来源且排放出大量温室气体的物品重新思考如何兼具生活便利性与环境保护，而汽车，这重要的运输工具成为最即刻被重视的物件之一。因此在全球节能省碳的趋势下，世界各国都将汽车电能化设定为二氧化碳减量的重要目标。然而，电动车在实际使用上面临了许多的问题，举例来说电能供应结构的容量局限了续航的能力，因此需要藉由更多电能供应结构的串联/并联，以增大容量，延长行驶里程。但是在为了降低汽车自身的重量，以提高行驶里程数的情况下，具有高能量密度与轻量化二次电池成为电动车电池型态的最佳选择，例如锂离子二次电池，但如何将数个锂离子二次电池单体组装在一起形成一种安全、稳定的动力源成为人们迫切关注的问题。首先请参阅图1A、图1B，为目前最常见的作法，利用多组电池单元71相互并联后，再以壳体72予以封装构成电池芯73，然后再藉由此电池芯73延伸出壳体72的导电柄74来加以外部进行串联连接以达到足够的电压，组成车用的电池模块75。另外一种方法则为采用单一壳体72包覆多组电池单元71，请参阅图2A、图2B，换句话说，其是以内部串联的方式来提高电池芯76的电压，然后在于外部并联数个电池芯76以达到足够的容量以组成车用的电池模块77。但是因现有的电解液大多只能承受5V左右的电压，再加上内部因结构问题不易产生电解液的封闭系统，一旦电压超过电解液所成承受范围，就会使得电解液裂解连带使得电池模块77失效，更严重者可能导致电池爆炸，因此目前市面上并未见到有此类的产品。前案譬如美国专利公开第2004/0091771号申请案，其提出一种相邻电池模块采用共用集电层的作法，藉此方式来克服前述电解液可能裂解的问题，但是因为采用此共用集电层的串联方式，其设计上就缺乏了弹性，因此仅能适用于内部串联，当要组成电池模块时，仍旧得要藉由多个电池芯来进行外部的并联。更者，如中国台湾地区专利申请号106136071号的专利申请案教导了一种复合式电池芯，其可直接于电池芯内部完成串联与并联，提供高电压且大单位容量的电池芯，而可免除现有技术中因为需要外部再进行连接所导致效能降低、单位容量密度下降等缺失。但依此技术所教导内容，高数量垂直堆叠的电能供应单元进行串联与/或并联来达到所需求的高电容与高电压。然而，在面对金属物穿刺的时候，穿刺所产生的高压降幅对于电池内部化学系统，无论是全固态、准固态(固/液)或者液体电解质系统皆是无可避免的高危险，特别是内部由高数量垂直堆叠的电能供应单元所架构而成的电池芯来说更是危险。有鉴于上述的缺失，本专利技术是提出一种崭新的水平复合式电能供应结构，以有效避免金属物件穿刺电池单元所产生的安全疑虑。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在提供一种水平复合式电能供应结构，其采用水平方向串联与/或并联来电连接数个电化学系统单元群组，以减少垂直堆叠的电化学系统单元数量，避免受金属物件穿刺时所产生的安全问题。本专利技术的另一目的在提供一种水平复合式电能供应结构，其最上方与最下方设置有第一绝缘层与第二绝缘层，并于第一绝缘层与第二绝缘层间设置数个水平延展串联与/或并联的电化学系统单元群组，藉由第一绝缘层与第二绝缘层的设置，以效抵挡外部金属物件插入电池单体所可能引起的破坏。本专利技术的另一目的在于提供一种水平复合式电能供应结构，其电化学系统单元之间仅进行电荷转移，而没有进行电化学反应，因而可不受限于电解液的容许最高电压来加以相互串联与/或并联，提高单位容量密度与电压。本专利技术的又一目的在提供一种水平复合式电能供应结构，其相邻电化学系统单元组间形成有数个通道，以做为热散逸的途径。本专利技术的再一目的在提供一种水平复合式电能供应结构，其相邻的电化学系统单元之间采用集电层共用的连接方式，其接触面积远大于现有技术采用镍片焊接等连接方式，因此可大幅降低电化学系统单元群组的内部阻值，因而使得电化学系统单元群组的效能几乎不会损耗；同时因为阻值的降低，也可使充电/放电的速度大幅提高，且发热的问题显著下降，电化学系统单元群组的冷却系统得以简化，管控上易较为简便，进而使得整体电化学系统单元群组的可靠度与安全性提升。为达上述的目的，本专利技术提出一种水平复合式电能供应结构，其包含有一第一绝缘层；一与第一绝缘层相对设置的第二绝缘层；二个分别位于第一绝缘层与第二绝缘层相对应面的图案化导体层；以及数个夹设于第一绝缘层与第二绝缘层之间的电化学系统单元群组，该些电化学系统单元群组经由图案导体层形成串联与/或并联。每一电化学系统单元群组由至少一电化学系统单元所组成，任一电化学系统单元的周围设置有一封装层，以使该电化学系统单元间的电解质系统互不流通，相邻的电化学系统单元之间仅进行电荷转移，而没有进行电化学反应，因而可不受到电解质系统容许最高电压的限制来予以同时进行串联与/或并联。每一电化学系统单元包含有隔离层、两活性材料层与电解质系统，两活性材料层分别设置于隔离层的两侧，然后电解质系统设置于此些活性材料层中，每一该电化学系统单元群组最外侧两端的电化学系统单元直接以该图案化导体层作为集电层。本专利技术实施例提供的一种水平复合式电能供应结构，具有数个电化学系统单元群组，此些电化学系统单元群组在内部通过图案化导体层以水平延伸方式进行串与/或并联，以达到一定电压与电容；而且本专利技术实施例的水平复合式电能供应结构最上方与最下方各设置有第一绝缘层与第二绝缘层，其能有效抵挡金属物件穿刺电能供应结构所可能引起的破坏。以下藉由具体实施例详加说明，当更容易了解本专利技术的目的、
技术实现思路
、特点及所达成的功效。附图说明图1A、图1B为现有技术电池芯与电池模块的第一实施例的示意图。图2A、图2B为现有技术电池芯与电池模块的第二实施例的示意图。图3为本专利技术的水平复合式电能供应结构的第一实施例示意图。图4A为本专利技术所使用的电化学系统单元与封装层的一结构示意图。图4B为本专利技术所使用的电化学系统单元与封装层的另一结构示意图。图5A为图3的水平复合式电能供应结构的电化学系统单元组为多个电化学系统单元串联的实施例示意图。图5B为图5A的局部A放大示意图。图6为本专利技术的水平复合式电能供应结构内电化学系统单元群组进行并联的实施例示意图。图7为本专利技术的水平复合式电能供应结构的另一实施例示意图。图8A为数个本专利技术的水平复合式电能供应结构进行外部串联的实施例示意图。图8B为数个本专利技术的水平复合式电能供应结构进行外部并联的实施例示意图。图9为本专利技术的水平复合式电能供应结构的另一实施例示意图。图10为本专利技术的水平复合式电能供应结构的另一实施例示意图。图11为本专利技术的水平复合式电能供应结构的又一实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一水平复合式电能供应结构，其特征在于，包含有：/n一第一绝缘层；/n一第二绝缘层，其与该第一绝缘层相对设置；/n二图案化导体层，其分别设置于该第一绝缘层与该第二绝缘层的相对应表面；以及/n数个电化学系统单元群组，其夹设于该第一绝缘层与该第二绝缘层之间，所述数个电化学系统单元群组经由该图案化导体层于该电能供应结构内部形成串联与/或并联，每一该电化学系统单元群组是由至少一电化学系统单元所组成，且该电化学系统单元的侧壁具有一封装层，使所述数个电化学系统单元的电解质系统相互不流通，且相邻的该电化学系统单元仅有电荷转移无进行电化学反应，每一该电化学系统单元群组最外侧两端的该电化学系统单元直接以该图案化导体层作为集电层。/n

【技术特征摘要】
20180808 TW 107127703;20181011 TW 1071358601.一水平复合式电能供应结构，其特征在于，包含有：
一第一绝缘层；
一第二绝缘层，其与该第一绝缘层相对设置；
二图案化导体层，其分别设置于该第一绝缘层与该第二绝缘层的相对应表面；以及
数个电化学系统单元群组，其夹设于该第一绝缘层与该第二绝缘层之间，所述数个电化学系统单元群组经由该图案化导体层于该电能供应结构内部形成串联与/或并联，每一该电化学系统单元群组是由至少一电化学系统单元所组成，且该电化学系统单元的侧壁具有一封装层，使所述数个电化学系统单元的电解质系统相互不流通，且相邻的该电化学系统单元仅有电荷转移无进行电化学反应，每一该电化学系统单元群组最外侧两端的该电化学系统单元直接以该图案化导体层作为集电层。


2.如权利要求1所述的水平复合式电能供应结构，其特征在于，当该电化学系统单元群组由二个以上的该电化学系统单元所构成时，所述数个电化学系统单元垂直堆叠，并且相邻的该电化学系统单元共用一共用集电层。


3.如权利要求2所述的水平复合式电能供应结构，其特征在于，该电化学系统单元包含有：
一第一活性材料层，其与相邻的该图案化导体层或该共用集电层接触；
一第二活性材料层，其与相邻的另一该图案化导体层或另一该共用集电层接触；
一隔离层，其夹设于该第一活性材料层与该第二活性材料层之间；以及
该电解质系统设置于该第一活性材料层与该第二活性材料层。


4.如权利要求1所述的水平复合式电能供应结构，其特征在于，更包含有一第一导电端子与一第二导电端子，其中该第一导电端子与该第二导电端子连接至相同的该图案化导体层，或者相异的该图案化导体层。


5.如权利要求4所述的水平复合式电能供应结构，其特征在于，该第一导电端子与该第二导电端子是与其所连接的该图案化导体层一体成形。


6.如权利要求4所述的水平复合式电能供应结构，其特征在于，当有数个该水平复合式电能供应结构时，所述数个水平复合式电能供应结构利用该第一导电端子部与该第二导电端子部进行外部串/并联。


7.如权利要求1所述的水平复合式电能供应结构，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨思枬，
申请(专利权)人：辉能科技股份有限公司，英属开曼群岛商辉能控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71