[發明專利]一種電容電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201711203641.7
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN109841425B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 王崇;陳劍
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/32;H01G11/50;H01G11/64;H01G11/84;H01G11/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種電容電池，包括正極、負極，以及置于正負極之間的隔膜和電解液，其特征在于：所述的正極包括正極集流體和涂覆在集流體上的正極材料，正極材料包括正極活性物質、粘結劑和導電劑，其中正極活性物質包括具有電容性質的碳和具有氧化還原活性的硫或硫化物的混合物；所述的負極包括負極集流體和涂覆在負極集流體上的負極材料組成，其中負極材料包括負極活性物質、導電劑和粘結劑，其中負極活性物質為硅碳復合物或它與鋰的混合物；所述的電解液包含含硫添加劑；所述電解液中包含的功能性含硫添加劑為M₂S_x，其中M為Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺中的一種或兩種以上，其中4≤x≤8，濃度為0.1-2mol/l；所述正極活性物質碳材料的比表面積為300-3000m²/g。

2.根據權利要求1所述的一種電容電池，其特征在于：所述碳為活性碳、石墨烯、介孔碳、泡沫碳或它們與金屬氧化物復合物中的一種或兩種以上混合物；所述金屬氧化物為M_xO_y，M=Co、Ni、Mn、Ru、Ir、V中的一種或兩種以上，其中x為1、2、3、4，y為1、2、3、4或5；碳與金屬氧化物復合物的質量比為80~99：1~20。

3.根據權利要求1所述的一種電容電池，其特征在于：所述硫為升華硫、沉降硫或納米硫中的一種或兩種以上；所述硫化物為Na₂S、Li₂S、MgS、Al₂S₃中的一種或兩種以上。

4.根據權利要求1所述的一種電容電池，其特征在于：所述導電劑為炭黑、碳納米管、碳纖維、導電石墨微片、導電聚合物、TiN或TiC中的一種或兩種以上；所述正負極粘結劑為聚偏氟乙烯（PVDF）、羥甲基纖維素鈉（CMC）、納米纖維素（NCF）、丁苯橡膠（SBR）、聚四氟乙烯（PTFE）或聚氧乙烯（PEO）中的一種或兩種以上。

5.根據權利要求1所述的一種電容電池，其特征在于：所述正極中活性物質、粘結劑和導電劑的質量比為50~95：2.5~20：2.5~30，其中活性物質碳和硫或硫化物的質量比為30~55:5~30。

6.根據權利要求1所述的一種電容電池，其特征在于：所述隔膜為聚丙烯、聚乙烯、聚酰亞胺、聚偏氟乙烯、芳綸或涂覆陶瓷涂層中的一種，厚度為9~40微米；所述陶瓷涂層為三氧化二鋁、二氧化硅、勃姆石中的一種或兩種以上，氧化物粒徑在0.1~5微米，涂層厚度為1~5微米。

7.根據權利要求1所述的一種電容電池，其特征在于：所述電解液中電解質為六氟磷酸鋰（LiPF₆）、高氯酸鋰（LiClO₄）、六氟砷酸鋰（LiAsF₆）、四氟硼酸鋰（LiBF₄）、雙草酸硼酸鋰（LiBOB）、二氟草酸硼酸鋰（LiDFOB）、二（三氟甲基磺酰）亞胺鋰（LiTFSI）中的一種或兩種以上，電解質濃度為0.1-2mol/l；所述電解液中溶劑為碳酸二乙酯（DEC）、1,3-二氧五環（DOL）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二甲酯（DEC）、碳酸乙烯酯（EC）、乙二醇二甲醚（DME）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、聚乙二醇二甲醚（PEGDME）、二乙二醇二甲醚（DEGDME）、乙腈（AN）或環丁砜中的一種或兩種以上。