[發(fā)明專利]一種電極及其制備方法、高能可再生儲電器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810200346.4
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108447698B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛冬峰;陳昆峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所
• 主分類號: H01G11/46
• 分類號: H01G11/46;H01G11/50;H01G11/86;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發(fā)明提供了一種電極，包括導(dǎo)電基體和復(fù)合在所述導(dǎo)電基體上的具有氧化還原能力的金屬鹽；所述電極包括正極和/或負(fù)極。本發(fā)明提出了一種新型的電極材料，采用具有氧化還原能力的金屬鹽和導(dǎo)電基體結(jié)合，形成電極材料，該電極材料在應(yīng)用過程中，能夠使儲電器件同時具有高能量密度和高功率密度；同時具有再生功能，經(jīng)多次使用達(dá)到壽命或性能衰減后，可再次充入電解液再生。此外，還具有即用即制功能，本發(fā)明明顯簡化電極制備工藝，減少制造成本，不需要任何材料的合成步驟。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及儲電器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電極及其制備方法、儲電器件，尤其涉及一種電極及其制備方法、高能可再生儲電器件。

背景技術(shù)

儲電器件是一個廣義的概念，泛指能夠儲存電能的元件。在常用的儲電器件中，二次電池和超級電容器都是近些年來領(lǐng)域內(nèi)研究的熱點。

二次電池，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，一般簡稱為電池，放電后，能夠用充電的方式使內(nèi)部活性物質(zhì)再生，把電能儲存為化學(xué)能；需要放電時再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。二次電池按其化學(xué)成分的不同可分為四類，分別為鎳鎘電池(NiCd)、鎳氫電池(NiMH)、鉛酸電池(PbSO₄)、鋰離子電池(Li⁺)和空氣電池。特別是最近幾年，隨著可持續(xù)發(fā)展和綠色工業(yè)的日益突出，鋰離子電池得到了廣泛的研究和長足的發(fā)展，鋰電池具有工作電壓高、比能量高、循環(huán)壽命長、重量輕、自放電少、無記憶效應(yīng)與性能價格比高等優(yōu)點，已成為高功率電動車輛、人造衛(wèi)星、航空航天等領(lǐng)域可充式電源的主要選擇對象。

而超級電容器，是指介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置，其容量可達(dá)幾百至上千法。超級電容器是通過電極與電解質(zhì)之間形成的界面雙層來存儲能量的新型元器件。當(dāng)電極與電解液接觸時，由于庫侖力、分子間力及原子間力的作用，使固液界面出現(xiàn)穩(wěn)定和符號相反的雙層電荷，稱其為界面雙層。把雙電層超級電容看成是懸在電解質(zhì)中的2個非活性多孔板，電壓加載到2個板上。加在正極板上的電勢吸引電解質(zhì)中的負(fù)離子，負(fù)極板吸引正離子，從而在兩電極的表面形成了一個雙電層電容器。原則上超級電容器是指由于物理變化，而具有儲電功能的器件，但是隨著超級電容器的發(fā)展，超級電容器也會涉及化學(xué)變化，與化學(xué)電池界限日益模糊。

但是相比二次電池，超級電容器具有功率密度高，循環(huán)壽命長，工作溫限寬，免維護(hù)以及綠色環(huán)保等特點。也就是說二次電池具有高的能量密度但其功率密度較低，超級電容器具有高的功率密度但其能量密度較低。所以二者在應(yīng)用領(lǐng)域上各有所側(cè)重，有所桎梏。因而，發(fā)展高能量密度、高功率密度儲電新體系成為制約電能存儲發(fā)展的關(guān)鍵。

隨著科技的快速發(fā)展和進(jìn)步，如二次電池和超級電容器等儲能器件越來越多的改變著人們的生活方式。這其中電極的開發(fā)自然是研制的關(guān)鍵，但是現(xiàn)有的電池都存在著能量密度較低等問題。更主要的是作為電子設(shè)備，在實際市場化過程中還會存在諸多問題，庫存放置周期長和無法循環(huán)再生，都是亟待解決的問題。如現(xiàn)有的儲電器件在放置過程中，會面臨自放電、失效等問題，而庫存放置周期長，會導(dǎo)致企業(yè)在售出前，就需要定期淘汰儲電器件，增加了生產(chǎn)成本，而無法循環(huán)再生，導(dǎo)致用戶在使用后也會出現(xiàn)大量的浪費，也不符合綠色環(huán)保的發(fā)展理念。

因而，如何得到一種更為適宜的儲電器件，能夠同時具有高能量密度和高功率密度，又能解決實際中存在的上述問題，已成為業(yè)內(nèi)諸多具有前瞻性的研究人員廣為關(guān)注的焦點之一。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種電極及其制備方法、儲電器件，特別是一種含有電極的高能可再生儲電器件。本發(fā)明提出了一種新型的電極材料，使得制備的儲電器件同時具有高能量密度和高功率密度，而且還能夠可再生，綠色環(huán)保，使用更加方便。

本發(fā)明提供了一種電極，包括導(dǎo)電基體和復(fù)合在所述導(dǎo)電基體上的具有氧化還原能力的金屬鹽；

所述電極包括正極和/或負(fù)極。

優(yōu)選的，所述金屬鹽的陽離子具有多價態(tài)；