高倍率可充电电池组制造技术

一种电池组由多个电化学电池构成、所述多个电化学电池通过多个２－回路继电器串联设置，并且受电池组管理控制器控制，产生用于给电气马达供电的高倍率容量。本发明专利技术具有在现代汽车中用于为中等尺寸的汽车供电至１５００ｋｍ距离的应用。该新的电化学电池系统可以充电５００次（每１５００ｋｍ），并且消除了空气污染，并解决了与内燃机相关联的很多其他环境问题。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高倍率可充电电池组专利技术背承本专利技术涉及可充电的电池组(battery);包括多个电化学电池(cell)、继电器(relay) 和电池组控制器，产生用于为现代中等尺寸汽车中的电气马达供电1500 km的髙倍率 (high-rate)容量(capacity)。所述电池组可以充电500次。电化学技术的现状不包括释 放在电解过程中所储存电能的髙效方法。质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种最有希望的技术。由于极少数但非常严重的 原因，PEMFC技术不太可能找到其市场化的途径。对于PEMFC来说所要求的工作寿命 为5,000小时。该燃料电池中金属部件的电化学腐蚀发生在比5,000工作小时要早得多的 阶段。低的耐腐蚀性排除了使用大多数未包覆(皿coated)金属。当使用大多数包覆的金 属时离子化作用太低。用于双极PEMFC板的耐腐蚀性合金覆层(coating)和聚合物覆层 还未曾达到可以商业化任何进展的水平。一些科学家宣称已经开发了可靠的方法，但是仍 存在很多未回答的问题。从迄今已知的来看，仍存在在电解过程中需要的腐蚀和电化学材 料性质要求，它们未曾得到完全解决。然而，最严重的问题是爆炸的危险。5000psi (磅/ 平方英尺)的氢(一些公司正在设计并且计划制造10000psi的氢罐)是髙度爆炸性的，难 于储存/HB送，并且可能是非常危险的。如果使用的话，第一台PEMFC供电的汽车在髙冲 击性碰撞中爆炸只是时间问题，其结果是一个或更多个个体会瞬间死亡。不管在PEMFC 供电的汽车中设计多少安全防范装置，该情况无可避免。当公众知悉该第一起事故时，消 费者将决定不再购买PEMFC供电的汽车。如果传统汽车中的汽油罐由于高冲击性碰撞的 结果而开始燃烧时，在多数情况下驾驶者和乘客只有短的时间在第一次爆破最终发生之前 脱离该汽车。对于整合到常规汽车中来说，金属氨化是一种太过复杂的化学过程。其他已 知用于氢的储存方法不具有足够的储存容量。PEMFC供电的汽车对于平均消费者来说还 将太过昂贵。PEMFC电池要求不是容易可获得的氢。使用转化装置(refoimer)来将烃或 醇转变为氢的操作产生热和其他会污染环境的气体。PEMFC在汽车中为电气马达功能的 总体效率仅为约25%到31%,这是非常低的。PEMFC受到了公共媒体太多不应该的关注。 该信息未澄清产生氢的髙能耗、高成本、公共安全以及这样的常规过程将如何污染环境。电池组供电的电气汽车(BEA)具有非常高的效率。电池组为约90%的效率，并且电 气马达/逆变器(inverter)为约80%的效率。这给出约72%的总体效率，这与任何其他替 换方案相比是杰出的。在具有垂直取向的堆叠(stacked)阳极和阴极板的传统铅酸电池组 设计中，当水(H20)在电池组箱的底部区域结集(buildup)时，硫酸(H2S04)集中在 顶部区域，在不同的水平电池层次上导致不同的电池性能。在铅酸电解放电过程期间发生 数种不同的化学反应。很多人相信，铅/氧化铅和浆料(paste)之间的腐蚀是更重要的化 学反应之一。总之，大的板规格促成深循环(de印-cycle)容量，窄的板规格组合大的板表面积增加高倍率容量。当电池放电时，硫酸铅(PbS04)在两种电极板(grid)上结集， 而水在酸中结集。在放电期间，电池容量快速降低。铅酸电池组未曾被整合到汽车中的技 术现状是因为该电池类型不具有用于现代汽车的足够容量。具有燃烧式引擎的汽油驱动汽车的效率非常低，仅为20%。即，汽油热能含量的仅约 20%转换为机械功。然而，对于缺乏电池组替代方案来说，燃烧式引擎可以被视为是实际 且经济的。从环境的观点来看，燃烧式引擎对全球环境是破坏性的。从人类健康的观点来 看，燃烧式引擎可能是现代最严重的人为健康隐患。具有燃烧式引擎的汽车使得很多人的 生活更容易，并且可能是环境和健康问题曾被掩盖如此长时间的原因。在世界上很多大城 市中空气已经被严重污染达非常长的一段时间。作为髙度空气污染的结果，很多人有着严 重的寿命健康问题。汽车高密度工作的城市中一氧化碳(CO)的髙浓度意味着人类的心 脏不得不更努力地工作来从血液的血色素获得被一氧化碳(CO)替代的氧。证明一氧化 碳(CO)导致哮喘疾病是更复杂的。对哮喘有数种不同的医学诊断观点。仅在美国，一 千七百万人，包括四百万儿童已经被诊断为患有严重的哮喘疾病。美国总人口的50%目前 居住在具有太髙的空气污染值的地区。燃烧式引擎处理中排放的二氧化碳(C02)的绝对 数量(sheerquantity)正在使大气中的二氧化碳(C02)浓度增加，并且使温室效应加剧。可避免的事实是令人恐惧的。污染的空气还已经导致了数种其他的健康和环境问题。在电化学家中公知基于钴的锂离子电池具有为现代汽车供电的独特潜能，但是导致有 害化学反应的热失控(thennal runaway)是非常严重的问题，这在锂离子电池组领域的任 何最新技术中均未曾解决。包括其他材料的锂离子电池面临不同温度水平的热失控问题。 具有多个阳极和阴极层的锂离子电池组领域的任何现状面临以下问题i)热在很多不同的 阳极和阴极层之间生成，并且降低热生成可能是一项不可能的工程任务；ii)锂具有低熔点(180")，这将极可能导致锂熔化并且与阳极接触，导致有害的化学反应iii)每个锂离 子(Li离子)电池需要单独地进行充电，并且在完全充电之前断开闭合，因为该制造过程 不允许生产两个具有相同充电值的电池。非常少数量的电池将过热，并且需要切换出(switchout)串联排布。电压降低是确定一电池是否需要切换出串联排布的另一种方法。 在没有电池组的电池管理控制器的情况下确定哪些电池需要切换出串联排布，以及进行该 操作的时间是不可能的。在发生的时间点，在其余串联排布的电池可以继续可靠工作之前 该电池不得不切换出该串联排布。断开80个串联锂离子(Li离子)电池的任何单个电池 选项的操作涉及每个电池至少三个电磁继电器，具有275个以大的网络单独的粗连线连接 的单独电磁继电器的庞大继电器盒。断开电池串不是一种选项。可替换地，如果每次一个 电池失效(breakdown)就重新连线该电池的话，所述275个电磁继电器中的一些可以被 消除，但这不是非常实际。这样的功率单元将太宽大、太沉重，并且将是一项太复杂的工 程任务，可能是不可行的。80个硅基多电路晶体管排布元件(逻辑)是一种选项。出于经 济上的原因以及选择了 2端口电磁逻辑继电器。该逻辑继电器是必须的。具有由锂离子(Li离子)电池供电的电气马达的汽车被视为是零排放机动车(ZEV)。ZEV将是恢复环境的主要因素，并且为后代提供更好的健康。由于轻的重量、小的储能密度、低的自放电率、大的再循环(recycle)数量(500次 再循环)和快的充电周期时间(50-60分钟)，锂离子(Li离子)电池是对本专利技术的最有 希望的可选择方案。具有内部冷却的电池几何分布、有着多个交叉取向的导体的大面积锂离子(Li离子) 电池将延长电池的寿命，并且根据本专利技术，其与逻辑继电器管理组合是一种产生所需要的 高倍率容量、控制电池中热生成、消除有害化学反应的安全可靠的方法。對月赠因此，本专利技术的目的在于避免现有技术中电化学功率单元的上述缺点和缺陷。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可充电的电池组电池，包括阳极膜层、浸没在电解液中的膜型薄膜层、阴极膜层，以及至少一个在所述阳极和阴极膜层之间的壁垒膜层，所述电池绕为卷，所述卷具有多个集成的阳极电流收集器膜层和多个集成的阴极电流收集器膜层，所述阳极电流收集器膜层在不同卷绕位置处所述阳极膜层和所述电解液膜型薄膜层之间取向，并且所述阴极电流收集器膜层在不同卷绕位置处所述阴极膜层和所述电解液膜型薄膜层之间取向，所述多个阳极膜电流收集器的每个接触所述电池阳极膜的一次卷绕的至少１０％面积，所述多个阴极膜电流收集器的每个接触所述电池阴极膜的一次卷绕的至少１０％面积，所述多个阳极电流收集器膜层和所述多个阴极电流收集器膜层在所述卷外部按极性分离、堆叠和压缩。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉库尔伯格，
申请(专利权)人：威廉库尔伯格，
类型：发明
国别省市：US[美国]