一种包括一个快速充电复合结构(60)和一个二次电池(22)的快速充电系统(20)，其可使二次电池(22)能够以比传统充电方式可能更短的时间来充电。该快速充电复合结构(60)包括一由纤维素制成的并用第二电解质(64)润湿的隔板(62)，该第二电解质(64)含有带正电荷的第三离子(94)和带负电荷的第四离子(96)，该隔板与二次电池(22)的相邻电极(32,46)接触。一由热膨胀石墨制成的快速充电层(30)与隔板(62)相邻并平行设置。一个大于传统充电传输的最大充电功率PMAX的第二电功率PFC作为施加于快速充电层(30)和相邻电极(32,46)的电池引线(34,50)之间的第二电压V2的函数来传输，以使第三离子(94)和第四离子(96)迁移通过隔板(62)，从而使二次电池(22)充电。
1.一种快速充电系统(20)，其包括一个二次电池(22)，该快速充电系统包括：
一对电极(32、46)，其包括平行延伸且彼此间隔开的一阳极层(32)和一阴极层(46)，一夹在所述阳极层(32)和所述阴极层(46)之间的膜(38)，一第一电解质(44)，其包括第一离子(24)并浸渍所述膜(38)，来携带过量的离子迁移通过所述膜(38)以响应最大充电功率(PMAX)的施加，该最大充电功率作为所述阳极层(32)和所述阴极层(46)之间的第一电压(V1)乘以其间的第一电流(I1)的函数，并在第一时间间隔(T1)内施加，一快速充电复合结构(60)，其具有第二电解质(64)，该第二电解质(64)包括具有正电荷的第三离子(94)，并包括具有负电荷的第四离子(96)，该快速充电复合结构被设置为与所述电极(32,46)中的一个相邻并接触，以使其成为相邻电极(32、46)，并且所述电极(32、
46)中剩余的一个电极则成为与所述快速充电复合结构(60)电隔离的远处电极(32、46)，并且该快速充电复合结构响应于第二电功率(PFC)的施加，该第二电功率大于所述最大充电功率(PMAX)，且为所述快速充电复合结构(60)和所述相邻电极(32、46)之间的第二电压(V2)乘以其间的第二电流(I2)的函数，并在第二时间间隔(T2)内施加，从而使得所述第三离子(94)和所述第四离子(96)在所述相邻电极(32、46)和所述快速充电复合结构(60)之间迁移来改变所述相邻电极的电化学电位(32,46)，以使所述二次电池(22)能够在所述第二时间间隔(T2)内存储所述预定量的电能，该第二时间间隔比在等于或低于所述最大充电功率(PMAX)下经过的所述第一时间间隔(T1)短。
2.一种快速充电系统(20)，其包括一具有能够存储预定量电能的能力的二次电池(22)，所述快速充电系统(20)包括：一对电极(32、46)，其包括平行延伸且彼此间隔开的一阳极层(32)和一阴极层(46)，一夹在所述阳极层(32)和所述阴极层(46)之间的膜(38)，一第一电解质(44)，其包括第一离子(24)并浸渍所述膜(38)，来携带过量的离子迁移通过所述膜(38)以响应最大充电功率(PMAX)的施加，该最大充电功率作为所述阳极层(32)和所述阴极层(46)之间的第一电压(V1)乘以其间的第一电流(I1)的函数，并在第一时间间隔(T1)内施加，一快速充电复合结构(60)，其包括由第二电解质(64)浸渍的隔板(62)，该第二电解质包括具有正电荷的第三离子(94)，并包括具有负电荷的第四离子(96)，该快速充电复合结构被设置为与所述电极(32、46)中的一个相邻并接触，以使其成为相邻电极(32、46)，并且所述电极(32、46)中剩余的一个电极则成为与所述快速充电复合结构(60)电隔离的远处电极(32、46)，所述相邻电极(32,46)对于所述第三离子(94)和所述第四离子(96)而言为可渗透的，从而允许所述第三离子(94)和所述第四离子(96)渗透在所述相邻电极(32、46)内，所述快速充电复合结构(60)包括一设置为与所述隔板(62)相邻且平行的快速充电层(30)，所述隔板(62)夹在所述相邻电极(32、46)和所述快速充电层(30)之间，以将所述快速充电层(30)与所述相邻电极(32、46)电绝缘，并且通过所述隔板(62)与所述相邻电极(32、
46)交换所述第三离子(94)和所述第四离子(96)，
所述快速充电复合结构(60)包括一由导电材料制成的电连接至所述快速充电层(30)的快速充电引线(68)，以用于施加一第二电功率(PFC)，该第二电功率大于所述最大充功率(PMAX)，且为所述快速充电引线(68)和所述相邻电极(32、46)的所述电池引线(34、50)之间的第二电压(V2)乘以其间的第二电流(I2)的函数，并在第二时间间隔(T2)内施加，以使所述第三离子(94)和所述第四离子(96)在所述相邻电极(32、46)和所述快速充电层(30)之间迁移，从而改变所述相邻电极(32、46)的电化学电位，以使所述二次电池(22)能够在所述第二时间间隔(T2)内存储所述预定量的电能，该第二时间间隔比在等于或低于所述最大充电功率(PMAX)下经过的第一时间间隔(T1)短。
3.根据权利要求2所述的快速充电系统(20)，其特征在于，所述相邻电极(32、46)是所述阴极层(46)。
4.根据权利要求2所述的快速充电系统(20)，其特征在于，所述相邻电极(32、46)是所述阳极层(32)。
5.根据权利要求2所述的快速充电系统(20)，其特征在于，所述快速充电层(30)包括热膨胀石墨。
6.一种快速充电系统(20)，其包括一具有能够存储预定量电能的能力的二次电池(22)，所述快速充电系统(20)包括：一对电极(32、46)，其包括平行延伸且彼此间隔开的一阳极层(32)和阴极层(46)，所述阳极层(32)由99.4-99.9wt％、纯度为99.95％的固体铝和0.1-0.6wt％的铟组成，并且具有限定第一长度为1.2cm、第一宽度为1.7cm以及第一厚度为0.1mm的第一矩形边界，一由导电材料制成的负极电池引线(34)，其与所述阳极层(32)电接触从而与外部电路传导电流，一接合剂(36)，其包括含有金属的颗粒(92)，并设置在所述阳极层(32)和所述负极电池引线(34)之间，以将所述阳极层(32)连接至所述负极电池引线(34)并在其间传导电流，所述阴极层(46)具有限定第二长度为1.4cm、第二宽度为1.9cm以及第二厚度为0.1mm的第二矩形边界，所述阴极层(46)包括一由纤维素制成的载体片(48)和一集成至所述载体片(48)并面向所述阳极层(32)的电活性层(28)，一正极电池引线(50)，其包含热膨胀石墨并与所述阴极层(46)的所述电活性层(28)电接触，从而与外部电路传导电流，一包含石墨的粘合剂(52)，其设置在所述电活性层(28)和所述正极电池引线(50)之间，以将所述电活性层(28)连接至所述正极电池引线(50)并在其间传导电流，一由纤维素制成的膜(38)，其具有0.08mm的第三厚度(40)，并限定多个孔(42)，该膜夹在所述阳极层(32)和所述阴极层(46)之间，以提供电绝缘并限定其间的第一电压(V1)，一第一电解质(44)，其包括含铝并具有正电荷的第一离子(24)以及包括含铝并具有负电荷的第二离子(26)，并浸渍所述膜(38)的所述孔(42)，该第一电解质响应于所述正极电池引线(50)和所述负极电池引线(34)之间的大于预定最大电流(IMAX)的第一电流(I1)的施加，而携带过量的离子迁移穿过所述膜，，从而限定一最大充电功率(PMAX)为所述第一电压(V1)乘以所述第一电流(I1)，其中一个所述第一电压(V1)超过预定最大电压(VMAX)，且所述第一电流(I1)超过所述最大电流(IMAX)，并且在第一时间间隔(T1)内施加，从而损坏所述二次电池(22)，所述第一电解质(44)基本上由甘油以及含铝带[Al(ClO4)2·{C3H5(OH)3}2]+的所述第一离子(24)以及含铝带[Al(ClO4)4]-的所述第二离子(26)组成，所述第一离子和所述第二离子在所述阳极层(32)和所述阴极层(46)之间迁移并与它们进行反应从而对所述二次电池(22)进行充电和放电，所述阴极层(46)的所述电活性层(28)包含一主晶格(54)，其具有一带离域π电子的共轭体系，并限定空隙(56)，一含醇化铝和甘油酸铝的掺杂物(58)与所述主晶格(54)的所述共轭体系结合并插入所述空隙(56)以改变所述阴极层(46)的所述电活性层(28)的电化学性质，从而提高与所述第一离子(24)和所述第二离子(26)的反应速率，以用于对所述二次电池(22)充电和放电，其特征在于，
一快速充电复合结构(60)，其具有在所述第一和所述第二矩形边界之间的第三矩形边界，并且包括一由纤维素制成的隔板(62)，以用于提供电绝缘并浸渍于第二电解质(64)，该第二电解质包括含铝并具有正电荷的第三离子(94)以及含铝并具有负电荷的第四离子(96)，所述隔板与所述电极(32、46)中的一个平行并接触，从而使其成为相邻电极(32、46)，同时所述电极(32、46)中剩余的一个成为与所述快速充电复合结构(60)电隔离的远处电极(32、46)，所述相邻电极(32、46)对于所述第三离子(94)和所述第四离子(96)而言为可渗透的，以在所述相邻电极(32、46)内吸收所述第三离子(94)和所述第四离子(96)并与所述第三离子(94)和所述第四离子(96)发生反应，所述快速充电复合结构(60)包括一快速充电层(30)，其含有由热膨胀石墨制成的箔片(66)，并与所述隔板(62)相邻且平行设置，所述隔板(62)夹在所述相邻电极(32、46)与所述快速充电层(30)之间，以使所述快速充电层(30)与所述相邻电极(32、46)电绝缘，所述快速充电复合结构(60)包括一由导电材料制成的电连接至所述快速充电层(30)的快速充电引线(68)，以用于施加一第二电功率(PFC)，该第二电功率大于所述最大充电功率(PMAX)，且为所述快速充电引线(68)和所述相邻电极(32、46)的所述电池引线(34、50)之间的第二电压(V2)乘以其间的第二电流(I2)的函数，并在第二时间间隔(T2)内施加，以使所述第三离子(94)和所述第四离子(96)穿过隔板(62)在所述相邻电极(32、46)和所述快速充电层(30)之间迁移，从而改变所述相邻电极(32、46)的电化学电位，以使所述二次电池(22)能够在所述第二时间间隔(T2)内存储所述预定量的电能，该第二时间间隔比在等于或低于所述最大充电率(PMAX)下经过的所述第一时间间隔(T1)短。
7.根据权利要求6所述的快速充电系统(20)，其特征在于，所述相邻电极(32、46)是所述阴极层(46)，并且所述阳极层(32)与所述快速充电层(30)电隔离。
8.根据权利要求6所述的快速充电系统(20)，其特征在于，所述相邻电极(32、46)是所述阳极层(32)，并且所述阴极层(46)与所述快速充电层(30)电隔离。
9.根据权利要求6所述的快速充电系统(20)，其特征在于，所述接合剂(36)的含有金属的所述颗粒(92)包括银。
10.根据权利要求6所述的快速充电系统(20)，其特征在于，所述接合剂(36)的含有金属的所述颗粒(92)包括铝。
11.一种构造与一具有阳极层(32)和阴极层(46)的二次电池(22)结合的快速充电复合结构(60)的方法，所述方法包括：将一由电绝缘材料制成的隔板(62)堆叠在所述阳极层(32)和所述阴极层(46)中的一个上并与其平行设置，使其成为一相邻电极(32、46)，将一快速充电层(30)堆叠在隔板(62)上并与其平行设置，该隔板设置在所述相邻电极(32、46)和所述快速充电层(30)之间，其特征在于，
将AlCl3溶解在乙醇中以生成一背景溶液(78)，
将背景溶液(78)与甘油混合以产生一包括具有正电荷的第三离子(94)以及包括具有负电荷的第四离子(96)的第二电解质(64)，用第二电解质(64)润湿隔板(62)。
12.一种构造与一具有阳极层(32)和阴极层(46)的二次电池(22)结合的快速充电复合结构(60)的方法，所述方法包括：将一由电绝缘材料制成的隔板(62)堆叠在所述阳极层(32)和所述阴极层(46)中的一个上并与其平行设置，使其成为一相邻电极(32、46)，将一由热膨胀石墨制成的快速充电层(30)堆叠在隔板(62)上并与其平行设置，该隔板设置在相邻电极(32、46)和快速充电层(30)之间，用一由石墨涂料制成的粘合剂(52)将一快速充电引线(68)与快速充电层(30)电接触，其特征在于，
将AlCl3粉末溶解在乙醇中至饱和以生成一背景溶液(78)，
将40wt％的背景溶液(78)与60wt％的甘油混合以制备一种二元溶剂(80)，将1cm3的99.4-99.9wt％、纯度为99.95％的铝和0.1-0.6wt％的铟磨碎以制成等效表面积为20至30cm2的填料(82)，将填料(82)浸入150-200毫升的二元溶剂(80)中，直至填料(82)溶解，以生成包括含铝并带正电荷的第三离子(94)以及含铝并带负电荷的第四离子(96)的第二电解质(64)，用第二电解质(64)润湿隔板(62)。
用于电池的快速充电装置
相关申请的交叉引用
[0001] 本申请要求于2015年1月28日提交的美国实用专利申请第14/607,530号的权益，该申请为2014年11月12日提交的美国实用专利申请第14/539,448号的部分继续申请，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种与二次电池结合用于二次电池充电的快速充电复合结构。
背景技术
[0003] 通常已知的是，电池构造为层叠结构，其中阴极与膜形成夹层并与阳极间隔且平行设置，并且电解质浸渍膜以携带离子迁移通过膜。这种电池的一个示例在美国专利申请第2009/0142668号中示出。
[0004] 还已知的是，电池构造为层叠结构，而这些叠层形成了多个并联或串联连接的电化学电池。这种电池构造的一个示例在美国专利申请第2012/0058380号中示出。
[0005] 众所周知，二次电池使用电解质在阳极电极和阴极电极之间输送带正电荷的第一离子和带负电荷的第二离子。这种电池的一个示例在美国专利第4,707,423号中示出。
[0006] 二次电池单元通常使用在阳极和阴极之间施加一个第一电压以使一个第一电流在其间流动这种传统的充电方式进行充电，这种充电方式的一个示例在美国专利第7,489,107号中有所描述。
[0007] 同样众所周知的是，二次电池仅能以最大充电功率再次充电，该最大充电功率为阳极和阴极之间的第一电压乘以其间的第一电流的函数，并在第一时间间隔内施加。施加的功率大于最大充电功率可导致两种主要形式的电池单元损坏，并导致容量明显损失。第一种主要形式的损坏是因为过热，这将导致电池单元由于熔化和/或产生气体(例如由于电解质沸腾)而损坏。最终，过热损坏会导致电极之间的短路。第二种主要损坏是电镀，也称为沉积，其发生于在晶体晶格结构内容纳离子的插层电极。在正常工作期间，离子们以化学方法插入插层电极中，在此处与电极反应，捕获晶格结构内反应的金属产物。然而，当施加的功率大于最大充电功率时，离子们将在插层电极的表面上反应，并在该表面上形成或镀上金属层。该金属层的形成是不均匀的，并且会产生延伸进入膜的针状枝晶结构，最终造成电池单元短路。
[0008] 授予Anani等人的美国专利第6,117,585号公开了一种构造为层叠结构的混合储能装置，其中由两个电极层和一个第一电解质形成电池。一个夹在第三电极和其中一个电池电极之间的第二电解质形成电解电容器。Anani等人的'585号装置需要一个外部导体以将不相邻的电池电极直接连接到电容器电极。
发明内容
[0009] 本发明提供了一种具有第二电解质的快速充电复合结构，该第二电解质包括带正电荷的第三离子和带负电荷的第四离子。快速充电复合结构设置为邻近并接触二次电池的一个电极，该电极为相邻电极，并且二次电池的其余电极为远处电极，该电极与快速充电复合结构电隔离。快速充电复合结构对第二电功率的施加进行响应，该第二电功率大于最大充电功率，该最大充电功率采用在二次电池的电极间施加第一电压从而在其间产生第一电流的传统方式施加到二次电池。第二电功率是快速充电复合结构和相邻电极之间的第二电压乘以它们之间的第二电流的函数，并在第二时间间隔内施加。第二电功率的施加导致第三离子和第四离子在相邻电极和快速充电复合结构之间迁移从而改变相邻电极的电化学电位，使得二次电池能够在第二时间间隔内存储预定量的电能，该第二时间间隔比在等于或低于最大充电功率下采用传统方式所需的第一时间间隔短。换句话说，使用快速充电复合结构可在比传统的充电方式更短的时间内将电池充电至其容量。
[0010] 本发明还提供了一种构造这种具有第二电解质的快速充电复合结构的方法，包括：将AlCl3溶解在乙醇中以生成背景溶液，将背景溶液与甘油结合以制备包括带正电荷的第三离子和带负电荷的第四离子的第二电解质，以及用第二电解质润湿由电绝缘材料制成的隔板。
[0011] 本发明从最广泛的方面提供了一种快速充电复合结构，该复合结构使二次电池在比在电池引线之间施加第一电压和第一电流的传统充电方式可能更短的时间内存储预定量的电能。
附图说明
[0012] 请参阅下述详细说明并结合附图进行考虑，本发明的其他优点将更加容易领会和更好地理解，其中：
[0013] 图1是二次电池的剖视示意图，该二次电池具有邻近二次电池的阴极层设置的快速充电复合结构；
[0014] 图2是二次电池的剖视示意图，该二次电池具有邻近二次电池的阳极层设置的快速充电复合结构；
[0015] 图3是二次电池的剖面俯视图，该二次电池具有设置在二次电池的阴极层下方并邻近二次电池的阴极层的快速充电复合结构；
[0016] 图4是以传统方式充电的二次电池的示意图，并且示出了离子的运动和常规(正)电流流动；
[0017] 图5是具有邻近阴极层设置的快速充电复合结构的快速充电系统的示意图，并且示出了当使用快速充电复合结构对二次电池进行充电以及二次电池放电时离子的运动和常规(正)电流流动。
具体实施方式
[0018] 参见附图，其中相似的附图标记表示了所有附图中相应的部分，公开了一种快速充电系统20，其包括具有存储预定量电能的能力的二次电池22。术语“二次电池”是指能够再充电的电化学能量存储装置。
[0019] 如图所示，二次电池22包括一对电极32、46，其包括平行延伸且彼此间隔的阳极层32和阴极层46。
[0020] 阳极层32由99.4至99.9wt％、纯度为99.95％的固体铝和0.1至0.6wt％的铟组成，其第一矩形边界限定了第一长度为1.2cm，第一宽度为1.7cm，以及第一厚度为0.1mm。由导电材料制成的负极电池引线34与阳极层32电接触，以与外部电路传导电流，从而为二次电池22充电或放电。负极电池引线34还可以用作与另一电池单元的连接点，从而成为多单元电池装置的一部分。负极电池引线34可以是电线、焊盘、端子或任何其它合适的实现电连接的装置。
[0021] 阳极层32采用包括含有金属的颗粒92的导电接合剂36与负极电池引线34电接触。这种接合剂36的示例为由EMS(Electron Microscopy Sciences)公司出售的两部分导电银漆(部件号：12642-14)以及由纽约普莱森特维尔(Pleasantville)的SOLDER-IT，INC公司出售的Solder-It铝焊膏。
[0022] 阴极层46具有第二长度为1.4cm、第二宽度为1.9cm以及第二厚度为0.1mm的第二矩形边界。阴极层46包括由纤维素制成的载体片48和电活性层28，该电活性层28集成在载体片48内并设置在载体片48面向阳极层32的一侧上。换句话说，电活性层28覆盖载体片48的表面并延伸到其结构中。阴极层46的电活性层28包括主晶格54，其限定了多个空隙56并包括具有离域π电子的共轭体系。共轭体系被定义为由多个相连p轨道组成的系统，其在化合物中含有离域电子。更具体地，共轭是一个p轨道与另一个p轨道跨越邻近单(σ)键的重叠。具有这种共轭体系的一种这样的化合物是石墨。其它化合物，例如但不限于聚苯胺和多共轭直链烃聚合物，也包括具有重叠p轨道的共轭体系。
[0023] 含有热膨胀石墨的正极电池引线50与阴极层46的电活性层28电连接，以与外部电路传导电流，从而对二次电池22进行充电和/或放电。含石墨的粘合剂52将电活性层28连接至正极电池引线50，并在它们之间传导电流。一种这样的正极电池引线50包括热膨胀石墨箔片66。一种替代的正极电池引线50包括直径为0.1mm的石墨棒。正极电池引线50也可以作为与另一个电池单元的连接点，从而成为多电池单元装置的一部分。正极电池引线50可以包括电线、焊盘、端子或任何其它合适的实现电连接的装置。然而，金属导体不应该与阴极层46的主晶格54直接接触，因为金属可以迁移到主晶格54中并且在二次电池22充电和放电时干扰阴极层46的功能性。
[0024] 一种含有醇化铝和甘油酸铝的掺杂物58结合至主晶格54的共轭体系，以改变阴极层46的电活性层28的电化学性能，从而增加与第一离子24和第二离子26的反应速率以用于二次电池22的充电和放电。掺杂物58也插入主晶格54中，从而使得掺杂物58的粒子92嵌入主晶格54的空隙56中。
[0025] 由纤维素制成的膜38具有0.08mm的第三厚度40并限定了多个孔42，该膜夹在阳极层32和阴极层46之间，以提供电绝缘并限定其间的第一电压V1。膜38是一种电绝缘体，但允许溶解的离子渗透。
[0026] 膜38被第一电解质44润湿，因此第一电解质44浸渍到膜38的孔42中。第一电解质44包括含铝并带正电荷的第一离子24。第一电解质44还包括含铝并带负电荷的第二离子
26。施加大于预定最大电压VMAX的第一电压V1会损坏第一电解质44。
[0027] 响应于在正极电池引线50和负极电池引线34之间施加的大于预定最大电流IMAX的第一电流I1，第一电解质44承载过量的离子迁移通过膜38。
[0028] 最大充电功率PMAX被定义为第一电压V1乘以第一电流I1，其中或者第一电压V1大于预定最大电压VMAX，或者第一电流I1大于预定最大电流IMAX。
[0029] 正如图4示意说明的二次电池22的传统充电方式一样，二次电池可以以小于最大充电功率PMAX并且在第一时间间隔T1内施加的功率充电，。在正极电池引线50和负极电池引线34之间施加超过最大充电功率PMAX的功率会导致第一电解质44和/或膜38和/或电极32、46中任一个的不可逆损坏，从而大大降低二次电池22的容量。
[0030] 第一电解质44主要由甘油、含铝并带正电荷的第一离子24和含铝并带负电荷的第二离子26组成。第一离子24含[Al(ClO4)2·{C3H5(OH)3}2]+，第二离子26含[Al(ClO4)4]-。第一离子24和第二离子26在阳极层32和阴极层46之间迁移并与其反应，从而对二次电池22充电和放电。
[0031] 快速充电复合结构60覆盖并接触二次电池22的电极32、46中的一个。快速充电复合结构60具有第三矩形边界，该第三矩形边界具有长度和宽度在阳极层32的第一矩形边界和阴极层46的第二矩形边界之间的第三长度和第三宽度。
[0032] 快速充电复合结构60包括由纤维素制成的隔板62，该隔板62由第二电解质64浸渍，该第二电解质64包括含铝并带正电荷的第三离子94。第二电解质64还包括含铝并带负电荷的第四离子96。隔板62平行并接触的电极32、46中的一个，该电极被指定为相邻电极32、46。未与隔板62接触的电极32、46中的另一个被指定为远处电极32、46，并与快速充电层
30电隔离。隔板62是一个电绝缘体，但允许溶解的离子渗透。
[0033] 快速充电复合结构60还包括快速充电层30，其包括由热膨胀石墨制成的箔片66并被设置为与隔板62相邻且平行，因此隔板62夹在相邻电极32、46和快速充电层30之间。由导电材料制成的快速充电引线68电连接至快速充电层30，以用于施加第二电功率PFC，该第二电功率PFC大于施加在电池引线34、50之间的最大充电功率PMAX。
[0034] 第二电功率PFC是快速充电引线68和相邻电极32、46的电池引线34、50之间的第二电压V2乘以流经快速充电引线68和相邻电极32、46的电池引线34、50之间的外部电路的第二电流I2的函数，且该第二电功率PFC在第二时间间隔T2内施加。
[0035] 第二电功率PFC使第三离子94和第四离子96通过隔板62在相邻电极32、46和快速充电层30之间迁移，从而改变相邻电极32、46的电化学电位，并使二次电池22在第二时间间隔T2内存储预定量的电能，该第二时间间隔T2比在等于或低于最大充电功率PMAX下采用传统充电方式所需的第一时间间隔T1更短。换句话说，使用快速充电复合结构60对二次电池22充电所用的时间可能比在电池引线34、50之间施加第一电压V1和第一电流I1的传统方式的时间更短。图5是通过施加第二电压V2和第二电流I2对快速充电层30施加第二电功率PFC的示意图。图5还示出了在使用快速充电复合结构60对二次电池22充电的同时，二次电池22将功率传递到连接在电池引线34、50之间的电阻负载。
[0036] 相邻电极32、46必须允许第三离子94和第四离子96渗透。更具体来说，响应于施加的第二电压V2，足够数量的第三离子94和第四离子96必须能够渗透相邻电极32、46，以使相邻电极32、46的电化学电位充分变化，从而能够使二次电池22存储预定量的电能。包含具有带离域π电子的共轭系统的主晶格54的阴极层46可以用作相邻电极32、46。或者，阳极层32可以用作相邻电极32、46。这样的阳极层32可以形成为，例如开孔泡沫材料或固体颗粒92或粘合颗粒。
[0037] 由于远处电极32、46与快速充电复合结构60之间的电隔离，第二电压V2可以不同于第一电压V1。这意味着能施加超过最大电压VMAX的第二电压V2，而如果在电极32、46之间施加该第二电压V2，将导致对第一电解质44和/或膜38和/或电极32、46中任一个的损害。
[0038] 在一个实施例中，相邻电极32、46是阴极层46，远处电极32、46是阳极层32，并且每个电极与快速充电层30为电隔离。
[0039] 在第二个替代实施例中，相邻电极32、46是阳极层32，远处电极32、46是阴极层46，并且每个电极与快速充电层30为电隔离。
[0040] 本发明还提供了一种用于构造与二次电池22结合的快速充电复合结构60的方法。
[0041] 该方法包括以下步骤：将由电绝缘材料制成的隔板62堆叠在阳极层32或阴极层46上并该与阳极层32或阴极层46平行，使其成为相邻电极32、46，将由热膨胀石墨箔片66制成的快速充电层30堆叠在隔板62上并与该隔板62平行，因此隔板62被设置在相邻电极和快速充电层30之间，并且用由石墨涂料制成的导电粘合剂52将快速充电引线68与快速充电层30电连接。
[0042] 该方法包括制备第二电解质64的步骤，其包括：将AlCl3粉末溶解在乙醇中至饱和，以生成背景溶液78，将40wt％的背景溶液78与60wt％的甘油混合以制备二元溶剂80；将1cm3的99.4～99.9wt％、纯度为99.95％的铝和0.1～0.6wt％的铟磨碎以制成等效表面积
2
为20～30cm的填料82，将填料82浸渍在150～200毫升的二元溶剂80中，直到填料82溶解，以产生包括含铝并带正电荷的第三离子94以及含铝并带负电荷的第四离子96的第二电解质64。
[0043] 该方法的结束步骤为用第二电解质64润湿隔板62。
[0044] 显然，根据上述说明，本发明有可能有许多修改和变化，并且可以在所附权利要求的范围内以不同于具体描述的方式实施。权利要求中的现有技术先于在“特征在于”语句中提出的新颖性。这个新颖性旨在“特征在于”语句中被特别清楚地陈述，而先前的陈述仅仅阐述了本发明所属的旧的和众所周知的组合。这些先前的陈述应被解释为涵盖创造性新颖性的实际运用的任何组合。在设备的权利要求中使用“所述”一词是指一个确定陈述的先行词，其意味着被包括在权利要求的覆盖范围内，而词语之前的词语“这个”则并不意味着被包括在权利要求的覆盖范围内。此外，权利要求中的附图标记仅仅是为了方便起见，并不以任何方式被理解为限制于此。
