本發(fā)明涉及直流能量源。此外，本發(fā)明涉及耗電器，所述耗電器被設(shè)立用于由直流能量源被供應(yīng)電能。

背景技術(shù)：

具有多于1000瓦特的能量消耗的家用電器、諸如吹風(fēng)機(jī)、熨斗和吸塵器必須借助于電纜被連接到插座上用于能量供應(yīng)。這限制這樣的設(shè)備的空間使用范圍，因?yàn)樗鲞@樣的設(shè)備僅能夠在插座可供使用的地方被使用。其他家用電器可以通過以下方式被給予不受限制的移動(dòng)性，即所述其他家用電器被配備電池用于能量供應(yīng)，而這對(duì)于之前提及的設(shè)備是不可能的。目前可用的電池不能提供由這樣的設(shè)備需要的高的電功率。

混合超級(jí)電容器（Hybride Super Capacitor, HSC）、諸如鋰離子電容器是新一代電容器，所述新一代電容器可以比鋰離子電池提供更多的功率，所述鋰離子電池雖然擁有多于100Wh/kg的大的能量密度，然而所述能量僅能緩慢地發(fā)出。混合超級(jí)電容器擁有比高能超級(jí)電容器（EDLC/SC）更高的能量密度，所述高能超級(jí)電容器雖然可以提供多于100kW/kg，然而僅擁有低的能量密度?；旌铣?jí)電容器例如可以借助于如在機(jī)動(dòng)車輛的制動(dòng)能量再生時(shí)出現(xiàn)的短的高能量脈沖被充電。以這種方式回收的電能緊接著可以被使用，以便將機(jī)動(dòng)車輛加速。這能夠?qū)崿F(xiàn)燃料的節(jié)省以及二氧化碳排放的減少?；旌铣?jí)電容器也被考慮用于用作電動(dòng)工具中的能量源。因?yàn)橄啾扔谄渌愋偷某?jí)電容器以及相比于電池，混合超級(jí)電容器是新的技術(shù)，所以目前在商業(yè)上僅可獲得使用混合超級(jí)電容器的少量產(chǎn)品。大多在可能會(huì)適用于混合超級(jí)電容器的應(yīng)用領(lǐng)域中使用尺寸過大的鋰離子電池，所述尺寸過大的鋰離子電池由于其大小能夠分別以對(duì)于相關(guān)的應(yīng)用所需要的速度提供能量。

混合超級(jí)電容器原則上可能會(huì)適合作為用于具有高功率要求的家用電器的能量源。然而，目前混合超級(jí)電容器的實(shí)施不可供使用，所述混合超級(jí)電容器的實(shí)施將會(huì)使耗電器能夠利用所述混合超級(jí)電容器作為用于家用電器、諸如熨斗、吸塵器等等的能量源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

按照本發(fā)明的直流能量源具有混合超級(jí)電容器、正的電接觸元件和負(fù)的電接觸元件。接觸元件被設(shè)立用于同時(shí)將直流能量源與耗電器以及與其他的類似的直流能量源電連接。這能夠?qū)崿F(xiàn)：利用多個(gè)串聯(lián)的直流能量源，以便給耗電器供應(yīng)電能。因此，唯一的直流能量源可以被設(shè)計(jì)，使得所述直流能量源具有小的尺寸和小的重量。如果需要耗電器的長運(yùn)行持續(xù)時(shí)間，那么能夠?qū)⒍鄠€(gè)這樣的直流能量源彼此連接，以便能夠?qū)崿F(xiàn)所需要的運(yùn)行持續(xù)時(shí)間，并且實(shí)現(xiàn)功率的提高。

通過將混合超級(jí)電容器用作直流能量源的能量存儲(chǔ)器，所述能量源可以再次被充電。通過將多個(gè)直流能量源彼此連接的可能性，所述直流能量源在充電設(shè)備中可以同時(shí)再次被充電。

為了能夠?qū)⒅绷髂芰吭春唵蔚剡B到耗電器上或者其他直流能量源上，優(yōu)選的是，每個(gè)接觸元件具有固定區(qū)域，所述固定區(qū)域被設(shè)立用于以機(jī)械方式被與耗電器和其他類似的直流能量源的電接觸元件連接。固定區(qū)域的特別簡單地要操作的構(gòu)型是附著區(qū)域，所述附著區(qū)域被設(shè)立用于在耗電器和其他類似的直流能量源的電接觸元件處附著。為此，附著區(qū)域尤其可以包含可再次溶解的、導(dǎo)電的粘合劑。但是原則上也可能的是，固定區(qū)域例如被實(shí)施為掛鉤連接、卡槽連接、扣接或者夾緊連接。

為了給予直流能量源高的機(jī)械靈活性，優(yōu)選的是，混合超級(jí)電容器具有由碳纖維織物組成的集電器。這樣的直流能量源可以被使用用于不同類型的耗電器，并且相對(duì)機(jī)械損傷具有高穩(wěn)健性。如果直流能量源應(yīng)當(dāng)通過可能不會(huì)以所需要的小心方式操作靈敏的能量源的用戶操作，那么所述特性是重要的。

混合超級(jí)電容器的至少一個(gè)電極優(yōu)選地包含至少一種金屬氧化物，所述金屬氧化物分散（dispergiert）在碳纖維織物上。這能夠?qū)崿F(xiàn)在電極和集電器之間的固定的連接，所述固定的連接即使在碳纖維織物或者電極的機(jī)械變形的情況下也不能被無意地解開。

為了能夠提供足夠的電功率給家用電器，優(yōu)選的是，直流能量源包含混合超級(jí)電容器，所述混合超級(jí)電容器具有至少37.5Wh/kg的范圍內(nèi)的能量密度。最大的能量密度優(yōu)選地為75.0Wh/kg。在該能量密度的情況下，混合超級(jí)電容器優(yōu)選地具有100g至500g的范圍內(nèi)的質(zhì)量。因此，唯一的直流能量源已經(jīng)可以提供足夠的能量，以便在典型的使用時(shí)間間隔內(nèi)給家用電器供應(yīng)電能。但是，直流能量源同時(shí)保持如此輕，使得所述直流能量源可以舒適地被用戶操作。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，混合超級(jí)電容器被布置在袋（Tasche）或者荷包袋（Pouch-Bag）中，所述袋或者荷包袋具有第一接觸面和第二接觸面。兩個(gè)接觸面是彼此電絕緣的電接觸面。第一接觸面與正的電接觸元件連接，并且構(gòu)成混合超級(jí)電容器的第一集電器。第二接觸面與負(fù)的電接觸元件連接，并且構(gòu)成混合超級(jí)電容器的第二集電器。以這種方式，在集電器和單獨(dú)的電接觸元件之間不需要敷設(shè)電纜。代替地，直接地經(jīng)由接觸面接觸集電器。混合超級(jí)電容器在袋中由電絕緣體圍繞。所述電絕緣體例如可以被構(gòu)造為薄膜或者塑料殼體。

耗電器具有第一電接觸元件和第二電接觸元件。第一電接觸元件被設(shè)立用于接觸直流能量源的正的電接觸元件。第二電接觸元件被設(shè)立用于接觸直流能量源的負(fù)的電接觸元件。以這種方式，可以由直流能量源給耗電器供應(yīng)電能。

耗電器尤其是具有至少1000瓦特的輸入功率的耗電器。這樣的耗電器可以特別從以下獲利：直流能量源可以比傳統(tǒng)的電池提供明顯更多的功率。這樣的耗電器例如是吸塵器、熨斗或者吹風(fēng)機(jī)。

在耗電器的一個(gè)實(shí)施方式中，所述耗電器具有接納裝置，所述接納裝置被設(shè)立用于接納多個(gè)直流能量源。在此，第一直流能量源的正的電接觸元件同時(shí)接觸耗電器的第一電接觸元件和第二直流能量源的正的電接觸元件。第一直流能量源的負(fù)的電接觸元件同時(shí)接觸耗電器的第二電接觸元件和第二直流能量源的負(fù)的電接觸元件。以這種方式，可以同時(shí)由多個(gè)直流能量源給耗電器供應(yīng)電能。所述接納裝置可以如此被設(shè)計(jì)，使得直流能量源被保護(hù)免受損傷或者隨機(jī)脫落。這尤其在具有很多內(nèi)部結(jié)構(gòu)空間的耗電器、諸如吸塵器的情況下可以簡單地被實(shí)現(xiàn)。而在耗電器的另一實(shí)施方式中，放棄接納裝置。在該實(shí)施方式中，耗電器的兩個(gè)電接觸元件被安置在其表面處，使得一個(gè)或多個(gè)直流能量源可以被固定在電接觸元件處，并且可以給所述耗電器供應(yīng)電能。于是，耗電器上在外面掛著所述直流能量源。所述實(shí)施方式尤其在不具有用于接納直流能量源的足夠的內(nèi)部結(jié)構(gòu)空間的耗電器的情況下是特別有利的。在此情況下例如可以是吹風(fēng)機(jī)或者熨斗。

附圖說明

在附圖中示出并且在下面的描述中進(jìn)一步闡述本發(fā)明的實(shí)施例。

圖1示意性地示出布置在按照本發(fā)明的直流能量源的一個(gè)實(shí)施例中的混合超級(jí)電容器。

圖2示意性地示出按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的直流能量源。

圖3示意性地示出：在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中按照?qǐng)D2的兩個(gè)直流能量源如何與耗電器連接。

具體實(shí)施方式

在圖1中示意性地示出的混合超級(jí)電容器11布置在按照本發(fā)明的直流能量源的一個(gè)實(shí)施例中。所述混合超級(jí)電容器11具有兩個(gè)集電器111、112，所述兩個(gè)集電器111、112分別由碳纖維構(gòu)成的紡織織品（Gewirk）組成。由LiMn₂O₄粒子組成的陰極113分散在第一集電器111上。由Li₄Ti₅O₁₂粒子組成的陽極114分散在第二集電器112上。H₄[W₁₂SiO₄₀](鎢硅酸；SiWA)被濃縮成聚合電解質(zhì)115，所述電解質(zhì)布置在陰極113和陽極114之間。此外，由多孔聚四氟乙烯組成的分離器116用于將陰極113與陽極114分開。在圖中示意性地以四倍放大率示出Li⁺離子到陰極113和陽極114中的鑲嵌（條狀圓圈）。所述混合超級(jí)電容器具有50Wh/kg的能量密度。

直流能量源1被構(gòu)造為袋，所述袋包含混合超級(jí)電容器11。正的電接觸元件12和負(fù)的電接觸元件13用于從直流能量源1引取電流。正的電接觸元件12被焊接到構(gòu)成第一集電器111的第一電接觸面122上，并且負(fù)的電接觸元件13被焊接到構(gòu)成第二集電器112的第二電接觸面132上。兩個(gè)電接觸面122、132由袋的電絕緣體（未示出）圍繞，所述袋包圍混合超級(jí)電容器11。電絕緣體被實(shí)施為用聚氨酯涂布的鋁薄膜。電接觸元件12、13和接觸面122、132分別具有金屬薄膜用于傳導(dǎo)電能。在電接觸元件12、13的一側(cè)上，分別在固定區(qū)域121、131中施加可再次溶解的、導(dǎo)電的粘合劑。

在第一實(shí)施例中，耗電器是具有1800 W的輸入功率和10 A的電流強(qiáng)度的吸塵器。對(duì)于所述吸塵器，直流能量源1按照其上面的實(shí)施例來設(shè)置，所述直流能量源1的混合超級(jí)電容器11具有0.18kg的質(zhì)量。所述直流能量源1存儲(chǔ)9Wh的電能，這在2.5V的電壓的情況下對(duì)應(yīng)于3.6Ah的電荷。對(duì)此，吸塵器可以被供應(yīng)10A的電流強(qiáng)度0.36小時(shí)、也即大約20分鐘長。為了吸塵器的更長時(shí)間運(yùn)行，多個(gè)直流能量源1可以被連接到所述吸塵器上。這在圖3中示意性地示出。耗電器2具有兩個(gè)電接觸元件21和22，所述電接觸元件布置在吸塵器殼體中的接納裝置23中。第一直流能量源1a如此布置在接納裝置23中，使得所述直流能量源1a的正的電接觸元件12a以其固定區(qū)域121a布置在第一電接觸元件21上，并且所述直流能量源1a的負(fù)的電接觸元件13a以其固定區(qū)域131a布置在第二電接觸元件22上。第二直流能量源1b如此布置在第一直流能量源1a上，使得第二直流能量源1b的正的電接觸元件12b以其固定區(qū)域121b附著在第一直流能量源1a的正的電接觸元件12a上。第二直流能量源1b的負(fù)的電接觸元件13b以其固定區(qū)域131b附著在第一直流能量源1a的負(fù)的電接觸元件13b上。兩個(gè)直流能量源1a、1b在接納裝置23中被保護(hù)免受損傷、污染和隨機(jī)脫落。為此，接納裝置23可以通過未示出的蓋被封閉。

在耗電器2的未進(jìn)一步示出的第二實(shí)施例中，所述耗電器2被實(shí)施為具有2900 W的輸入功率和12 A的電流強(qiáng)度的熨斗。為了給所述熨斗供應(yīng)電能，直流能量源1按照其上面的實(shí)施例來設(shè)置，所述直流能量源1包含具有0.29kg的質(zhì)量的混合超級(jí)電容器11。所述混合超級(jí)電容器11存儲(chǔ)14.5Wh的能量，這在2.5V的電壓的情況下對(duì)應(yīng)于5.8Ah的電荷。所述直流能量源1可以提供12A的電流強(qiáng)度0.48小時(shí)、也即大約半個(gè)小時(shí)長。熨斗的電接觸元件21、22不布置在其內(nèi)部，而是在外面被布置在熨斗的手柄處。盡管熨斗的殼體不具有用于接納直流能量源的足夠的空間并且此外所述直流能量源在其中可能會(huì)遭受非常高的溫度，但是布置在手柄處的電接觸元件能夠?qū)崿F(xiàn)將直流能量源1固定在熨斗處，其方式是，手柄上掛著所述直流能量源1。

在耗電器的未進(jìn)一步示出的第三實(shí)施例中，所述耗電器被實(shí)施為吹風(fēng)機(jī)。所述吹風(fēng)機(jī)具有2000 W的輸入功率和8.3 A的電流強(qiáng)度。直流能量源1按照其實(shí)施例來設(shè)置用于所述吹風(fēng)機(jī)的能量供應(yīng)，所述直流能量源1的混合超級(jí)電容器11具有0.20kg的質(zhì)量。所述混合超級(jí)電容器存儲(chǔ)10Wh的能量，這在2.5V的電壓的情況下對(duì)應(yīng)于4 Ah的電荷。由此，所述混合超級(jí)電容器可以提供8.3 A的電流0.48小時(shí)、也即大約半個(gè)小時(shí)長。吹風(fēng)機(jī)也具有電接觸元件21、22，所述電接觸元件21、22布置在所述吹風(fēng)機(jī)的外側(cè)處，使得直流能量源1掛在吹風(fēng)機(jī)處。因此，所述直流能量源1被保護(hù)免受在吹風(fēng)機(jī)中出現(xiàn)的高的溫度，并且盡管吹風(fēng)機(jī)的小的殼體可以被固定在所述吹風(fēng)機(jī)處。