[實用新型]混合超級電容器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020135552.0
• 申請日: 2010-03-19
• 公開（公告）號: CN201838460U
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高立軍;楊陸香;丁幫助
• 申請（專利權(quán)）人: 常州康維電子科技有限公司
• 主分類號: H01G9/145
• 分類號: H01G9/145;H01G9/045;H01G9/02
• 代理公司: 常州市維益專利事務(wù)所 32211
• 代理人: 王凌霄

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及電化學(xué)能源技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種可快速充放電的高比能量的超級電容，具體涉及負(fù)極采用鈦酸鋰，正極采用活性碳組成的混合超級電容。?

背景技術(shù)

隨人口的急劇增長和社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，資源和能源日漸短缺，環(huán)境保護(hù)日益受到重視，能源的開發(fā)和節(jié)省成為當(dāng)今世界的一個重要課題。能源是人類社會存在和發(fā)展的基礎(chǔ)，以礦物能源為基礎(chǔ)的當(dāng)今社會愈來愈頻繁地遭遇能源匾乏以及環(huán)境污染危機。同時，伴隨著信息化高科技時代的來臨，能源應(yīng)用形態(tài)正在發(fā)生變化，可再生、無污染、小型分立的可移動高性能電源需求快速增長。目前市場上常見電池體系如：堿錳、銀鋅等一次電池，鉛酸、鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池等其共同特點是具有較高的能量密度相對較大，但它們的功率密度很低，充電時間長。因而在許多對功率密度要求較高的儲能裝置應(yīng)用領(lǐng)域(如航天領(lǐng)域和現(xiàn)代化武器裝備等)，這些傳統(tǒng)的蓄電池根本不能滿足需求。因此人們期待著具有高能量、高功率、長壽命的新型綠色儲能器件的出現(xiàn)。?

電化學(xué)混合電容器(EHSC)是一種介于超級電容器和電池之間的新型貯能元件，它具有比超級電容器更高的比容量或比能量及比電池更高的功率密度，是混合動力車、動力電源的最佳選擇之一。其材料和體系的構(gòu)筑是研究的重點。近年來，尖晶石型鈦酸鋰作為新型儲能電池的電極材料日益受到重視，這是因為尖晶石型鈦酸鋰在鋰離子嵌入和脫出前后的晶格常數(shù)變化很小，被稱為鋰離?子嵌入的“零應(yīng)變材料”，因而具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。同時，鈦酸鋰還具有抗過充性能和熱穩(wěn)定性能好、安全性高和比容量大、不與電解液發(fā)生反應(yīng)、資源豐富、清潔環(huán)保、容易制備、成本低等特點，是一種優(yōu)異的新型電池電容材料，在儲能電池和電容領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。?

實用新型內(nèi)容

本實用新型要解決的技術(shù)問題是：提供一種快速充放電的高比能量的鈦酸鋰/活性碳混合超級電容器，該混合超級電容在大電流充放電下能夠保持更好的容量，更好的循環(huán)穩(wěn)定性和更長的使用壽命。?

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種混合超級電容器，包括正極鋁箔片、負(fù)極鋁箔片、電解液和隔膜，所述的正極鋁箔片正反面均勻涂布有較大表面積的多孔結(jié)構(gòu)的活性碳、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成的涂覆料層，所述的負(fù)極鋁箔片正反面均勻涂布有鈦酸鋰、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成的涂覆料層，所述的正極鋁箔片與負(fù)極鋁箔片懸浮在電解液中，所述的隔膜置于電解液中用以分隔正極鋁箔片與負(fù)極鋁箔片。?

進(jìn)一步具體的說，本實用新型所述的隔膜為具有微孔的聚丙烯、聚乙烯或聚丙烯與聚乙烯的混合物所構(gòu)成的單層或多層的復(fù)合薄膜或具有纖維的紙質(zhì)薄膜。?

本實用新型所述的電解液的溶質(zhì)為磷氟酸鋰、高氯酸鋰和硼氟酸鋰三種鋰鹽中的至少一種鋰鹽，電解液的溶劑為乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、二甲基碳酸酯或乙基甲基碳酸酯溶劑中的一種或多種混合物。?

本實用新型制備時包括以下步驟：?

(1)將質(zhì)量比為80％～90％的活性碳、5％～15％的導(dǎo)電劑和5％～10％的粘接?劑溶解在水溶液或N-甲基吡咯烷酮中，球磨攪拌形成正極漿料，將漿料均勻涂布在正極鋁箔片的正反面上，經(jīng)干燥、滾壓剪切制成正電極片；?

(2)將質(zhì)量比為75％～90％的鈦酸鋰、5％～20％的導(dǎo)電劑和5％～10％的粘接劑溶解在水溶液或N-甲基吡咯烷酮中，球磨攪拌形成負(fù)極漿料，將漿料均勻涂布在負(fù)極鋁箔片的正反面上，經(jīng)干燥、滾壓剪切制成負(fù)電極片。?

本實用新型所述的鈦酸鋰為金屬或碳摻雜包覆改性過的鈦酸鋰，優(yōu)選為鈦酸鋰/碳(Li4Ti5O12/C)復(fù)合物，更優(yōu)選為用導(dǎo)電碳黑SuperP-Li作為反應(yīng)前軀體合成的改性納米鈦酸鋰，該鈦酸鋰具有尖晶石結(jié)構(gòu)且其粒度小于1um。?

本實用新型所述的導(dǎo)電劑為導(dǎo)電碳黑SuperP-Li或?qū)щ娛獽S6中的一種或兩種，所述的粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡膠(SBR)或羧甲基纖維素(CMC)中的一種或幾種的混合物。?

本實用新型所述的正極鋁箔片上的涂覆料由80％-90％的活性碳，5％-15％的導(dǎo)電劑和5％-10％的粘接劑組成，且正極鋁箔片上的涂覆料各組分的質(zhì)量百分比之和為100％；所述的負(fù)極鋁箔片上的涂覆料由75％～90％的鈦酸鋰、5％～20％的導(dǎo)電劑和5％～10％的粘接劑組成，且負(fù)極鋁箔片上的涂覆料各組分的質(zhì)量百分比之和為100％。所述的組成正電極片材料質(zhì)量與組成負(fù)電極片的材料質(zhì)量之比為2～5∶1，優(yōu)選為3～4∶1。?