[發(fā)明專利]一種混合儲能器件及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610054215.0
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105680119A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 榮常如;楊光偉;陳書禮;韓金磊;陳雷;張克金;韓建;潘艷春
• 申請（專利權(quán)）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M12/00
• 分類號: H01M12/00
• 代理公司: 吉林長春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 王薇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種混合儲能器件及其制備方法，屬于儲能器件領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前所用的動力電池能量密度較低，重量體積大，使用壽命短，成本較高，工作溫度范圍窄，充電時間長。為了改善這些不利影響，人們從正極材料、負極材料、隔膜電解液等方面進行動力電池的研究開發(fā)。

能源危機和環(huán)境污染帶來的一系列社會問題，促使了節(jié)能及新能源汽車的發(fā)展。這其中，動力電源成為制約瓶頸。動力電源除了要滿足汽車的功率、能量、安全性能及安裝方便等要求外，還要求充電快捷，使用壽命長，成本低；然而，目前所用的動力電源能量密度較低，汽車?yán)m(xù)駛里程短；功率密度較小，汽車啟動、爬坡及加速性能差；重量體積大，安裝不便；使用壽命短，不能與整車相同；成本較高，整車綜合成本居高不下；工作溫度范圍窄，適應(yīng)差；充電時間長，配套設(shè)施投入大。這些原因阻礙了動力電源在節(jié)能及新能源汽車上的大規(guī)模應(yīng)用。因此，人們開始尋找滿足功率和能量兼顧的方法。

雙源外部組合模式，即電池和超級電容器組合成復(fù)合電源，在滿足節(jié)能及新能源汽車的使用要求的同時，可以大大提高電池的效率，延長使用壽命。例如，將鋰離子電池與超級電容器組成復(fù)合電源，作為汽車的動力電源，鋰離子電池提供汽車的續(xù)駛里程所需動力，超級電容器可以在啟動、加速、爬坡等大功率輸出工況工作，二者的組合提高了汽車的動力性能，延長了電池的使用壽命。

雙源內(nèi)部融合模式，將某一種動力電池的特征元素與超級電容器的特征元素，通過體系的優(yōu)化設(shè)計，在同一單體內(nèi)融合，使其兼具兩種動力電源的特征，可以在功率密度和能量密度之間尋找平衡點，滿足特定汽車工況需要。例如，針對混合動力車，可以以滿足功率要求為主，兼顧部分能量需求，進行一定距離的純電動狀態(tài)行駛。

日本的JMEnergy、旭化成、NEC-TOKIN、ACT、帝客、FDK、太陽誘電、日立化成等研究開發(fā)鋰離子電容器，部分已經(jīng)實現(xiàn)商品化，日本富士重工業(yè)株式會社（公開號US2009/0197171A1，US2010/0142121A1，US2010/0128415A1，US7,733,629B2，申請?zhí)?00580004509.2，申請?zhí)?00580001498.2，申請?zhí)?00680032109.7，申請?zhí)?00680038604.9，申請?zhí)?00680042376.2，申請?zhí)?00680046167.5，申請?zhí)?00680049541.7，申請?zhí)?00710145884.X）有計劃將鋰離子電容器應(yīng)用于斯巴魯汽車；申請?zhí)枮?00410093962.2的中國專利報道了一種高電壓超級電容器，將負極材料制成糊狀物涂覆在金屬箔上，經(jīng)干燥、輥壓制成負極板后，嵌鋰再部分脫鋰化成，與活性炭正極組成超級電容器，具有約4V的最高工作電壓。申請?zhí)?00810046091.7的中國專利報道了一種含有C、Fe和P元素的高電位超級電容器電極材料，申請?zhí)?01010280801.X的中國專利報道了一種磷酸鐵鋰負載在活性炭作為正極活性物質(zhì)，申請?zhí)?00710035051.8的中國專利報道了一種采用鋰離子電池正極材料與超級電容器電極材料的混合物作為正極活性物質(zhì)，以鋰離子電池負極材料與超級電容器電極材料的混合物作為負極活性物質(zhì)，申請?zhí)?00710035205.3的中國專利報道了一種超級電容電池，正極活性電極材料采用鋰離子嵌入化合物和多孔炭材料的混合物，負極活性電極材料采用多孔炭材料和石墨類材料的混合物，申請?zhí)枮?00810031490.6的中國專利報道了一種兼具超級電容器與鋰離子電池特征的新型儲能器件及其制造方法，公開號為CN1866427A的中國專利報道了一種基于液相中的電化學(xué)活性物質(zhì)的超級電容器，申請?zhí)?01010592947.8的中國專利報道了一種新型水系/有機系混合型鋰離子電池。

綜合以上分析可以看出，為了發(fā)揮超級電容器的功率優(yōu)勢和鋰離子電池的能量優(yōu)勢，可以將超級電容器和電池的雙電源外部組合通過特征材料的內(nèi)部組合來實現(xiàn)，從而獲得兼具二者特征的混合儲能器件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種混合儲能器件及其制備方法，可以將超級電容器和電池的雙電源外部組合，通過多孔碳、鈦氧化物和耐高溫隔膜等來實現(xiàn)內(nèi)部融合，具有超級電容的雙電層、鋰離子電池的嵌脫鋰混合儲能特性。