[發(fā)明專利]一種電芯及其鋰離子超級(jí)電容器、制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811496585.5
• 申請(qǐng)日: 2018-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN109859952A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 農(nóng)劍;朱歸勝;胡永清;沓世我;陳偉冬;陳春輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東風(fēng)華高新科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01G11/08
• 分類號(hào): H01G11/08;H01G11/84
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;宋靜娜

本發(fā)明公開了一種電芯及其鋰離子超級(jí)電容器、制備方法，所述電芯由內(nèi)電極、外電極與共用電極卷繞形成，所述內(nèi)電極與所述外電極的極性相反，所述共用電極位于所述內(nèi)電極與所述外電極之間，所述外電極上連接有第一引針，所述內(nèi)電極上連接有第二引針，所述共用電極具有正對(duì)所述內(nèi)電極的第一電極部分以及具有正對(duì)所述外電極的第二電極部分，且所述第一電極部分與所述第二電極部分之間不重疊，所述內(nèi)電極與外電極的一個(gè)與所述共用電極形成電容結(jié)構(gòu)，另外一個(gè)與所述共用電極形成鋰離子電池結(jié)構(gòu)，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了集鋰電池與超級(jí)電容器優(yōu)點(diǎn)的鋰離子超級(jí)電容器，并能夠在增大超級(jí)電容器的電壓的同時(shí)，有效減小模組體積。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電容器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種應(yīng)用于鋰離子超級(jí)電容器的電芯及其鋰離子超級(jí)電容器、實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

超級(jí)電容器作為電容器家族的新貴，以其獨(dú)特性能受到廣大學(xué)者的青睞，它是一種功率密度和能量密度介于二次電池和普通電容器之間的致密能源，憑借其容量大、可大電流快速充放電以及循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)有望成為性能高效、安全卓越的下一代儲(chǔ)能裝置。從所具有電容的數(shù)量級(jí)方面來(lái)說，超級(jí)電容器提供的電容能夠達(dá)到法拉級(jí)別以上，實(shí)現(xiàn)了電容量由傳統(tǒng)電容器的微法拉級(jí)別向法拉級(jí)別的一次質(zhì)的飛躍，這是能源技術(shù)史上具有里程碑意義的革命性重大創(chuàng)舉。隨著超級(jí)電容器的發(fā)展，它能夠提供各項(xiàng)應(yīng)用所要求的諸如高電壓、高功率以及高可靠性等良好的性能指標(biāo)，因而在電力系統(tǒng)、電動(dòng)車、可攜帶設(shè)備甚至是軍事等諸多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

超級(jí)電容器其實(shí)就是具有雙電層原理的電容器。當(dāng)外加電壓添加到超級(jí)電容器的兩個(gè)極板上時(shí)，極板的正電極開始存儲(chǔ)正電荷，同時(shí)負(fù)極板開始存儲(chǔ)負(fù)電荷，在超級(jí)電容器兩極板上電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的作用下，電解液與電極間的界面上就會(huì)形成相反的電荷，以平衡電解液內(nèi)部的電場(chǎng)，這種正電荷與負(fù)電荷在兩個(gè)不同相之間的接觸面上，以正負(fù)電荷之間極短間隙排列在相反的位置上，因此電容量非常大。目前最常見的超級(jí)電容器則為碳基雙電層超級(jí)電容器。

然而，超級(jí)電容器與鋰離子電池一樣，各自存在著自身的不足之處，從而限制了其自身的發(fā)展。現(xiàn)有碳基雙電層超級(jí)電容器(EDLC)雖然安全性高，但容量小、體積大、能量密度低，在一些應(yīng)用場(chǎng)合其大功率優(yōu)勢(shì)難以發(fā)揮，難以適應(yīng)設(shè)備小型化和實(shí)際應(yīng)用要求；鋰離子電池雖然能量密度大，但是安全性低、倍率性能差是其難以解決的問題，從而市場(chǎng)一直在尋找一種集安全性高、能量密度大、倍率性能好、體積小等優(yōu)點(diǎn)于一身的新型儲(chǔ)能裝置。

另一方面，目前的超級(jí)電容器，在提高超容電壓的方法上，一般都是通過將獨(dú)立的電容單體串聯(lián)成模組來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種方式在表面上來(lái)看，的確是簡(jiǎn)單實(shí)用，而實(shí)際上，此方法的弊端就在于其模組的體積必定比較大，而且，由于是獨(dú)立單體串聯(lián)而成的模組，還會(huì)造成鋁殼與蓋板等材料的浪費(fèi)，在成本與環(huán)保的角度考慮，都是不利的，尤其是在批量生產(chǎn)的時(shí)候，多余材料的使用，必將造成成本的提高與資源的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種電芯及其鋰離子超級(jí)電容器、實(shí)現(xiàn)方法，其通過將一個(gè)超級(jí)電容器和一個(gè)電池在芯包內(nèi)改造成集合了鋰電池與超級(jí)電容器優(yōu)點(diǎn)的鋰離子超級(jí)電容器，并能夠在增大超級(jí)電容器的電壓的同時(shí)，有效減小模組體積。

為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種電芯，所述電芯由內(nèi)電極、外電極與共用電極卷繞形成，所述內(nèi)電極與所述外電極的極性相反，所述共用電極位于所述內(nèi)電極與所述外電極之間，所述外電極上連接有第一引針，所述內(nèi)電極上連接有第二引針，所述共用電極具有正對(duì)所述內(nèi)電極的第一電極部分以及具有正對(duì)所述外電極的第二電極部分，且所述第一電極部分與所述第二電極部分之間不重疊，所述內(nèi)電極與外電極的一個(gè)與所述共用電極形成電容結(jié)構(gòu)，另外一個(gè)與所述共用電極形成鋰離子電池結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述內(nèi)電極與所述共用電極為碳基極片，所述外電極為鋰材料極片。

優(yōu)選地，所述外電極與所述共用電極為碳基極片，所述內(nèi)電極為鋰材料極片。

優(yōu)選地，所述鋰材料為鈦酸鋰。