复合电池电容器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合电池电容器及其制备方法。复合电池电容器包括壳体和位于壳体内的电解液及电芯，电芯包括顺序叠合的正极、隔膜和负极；按照质量百分含量计，正极的制备原料包括：10％～20％的第一粘结剂、10％～20％的第一导电剂和70％～80％的第一活性物质，其中，第一导电剂为碳纳米管，第一活性物质为过渡金属复合氧化物；按照质量百分含量计，负极的制备原料包括：10％～20％的第二粘结剂、10％～20％的第二导电剂和70％～80％的第二活性物质，其中，第二导电剂为石墨烯，第二活性物质为过渡金属复合氧化物。上述复合电池电容器拥有较高的电容量、循环寿命长，同时还具有高电导率，高电导率可以缩短复合电池电容器的充电时间。

Composite battery capacitor and its preparation method

The invention relates to a composite battery capacitor and a preparation method thereof. Composite battery capacitors consist of shell and electrolyte and cores located in the shell. The cores consist of sequentially overlapped positive, diaphragm and negative electrodes. According to the mass percentage, the raw materials for the preparation of positive electrodes include: 10%-20% first binder, 10%-20% first conductive agent and 70%-80% first active material. Among them, the first conductive agent is carbon nanotubes, and the first active material is carbon nanotubes. According to the mass percentage, the materials for preparing the negative electrode include: 10%-20% second binder, 10%-20% second conductive agent and 70%-80% second active material. The second conductive agent is graphene and the second active material is transition metal composite oxide. The composite battery capacitors have high capacitance, long cycle life, and high conductivity, which can shorten the charging time of the composite battery capacitors.

【技术实现步骤摘要】
复合电池电容器及其制备方法
本专利技术涉及储能器件
，特别是涉及一种复合电池电容器及其制备方法。
技术介绍
随着科技的发展，人们对于储能元器件的需求也越来越高，而现有电池和超级电容器已经难以满足当前消费者的需要。现有的电池存在充电时间长、电容量低、循环次数有限等缺陷，例如，现有的功率锂离子电池的能量密度是90～120Wh/kg,功率密度是0.5KW/Kg,循环次数少于1000次，充电时间2小时；铅酸电池的能量密度是10～30Wh/kg,功率密度是1KW/Kg,循环次数少于500次，充电时间数小时。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种充电时间短、电容量高、循环寿命长的复合电池电容器。此外，还提供一种复合电池电容器的制备方法。一种复合电池电容器，包括壳体和位于所述壳体内的电解液及电芯，所述电芯包括顺序叠合的正极、隔膜和负极；按照质量百分含量计，所述正极的制备原料包括：10％～20％的第一粘结剂、10％～20％的第一导电剂和70％～80％的第一活性物质，其中，所述第一导电剂为碳纳米管，所述第一活性物质为过渡金属复合氧化物；按照质量百分含量计，所述负极的制备原料包括：10％～20％的第二粘结剂、10％～20％的第二导电剂和70％～80％的第二活性物质，其中，所述第二导电剂为石墨烯，所述第二活性物质为过渡金属复合氧化物。上述复合电池电容器，由于过渡金属氧化物的电容量较高，同时碳纳米管和石墨烯本身的比表面积大、电导率高、电阻率小，具有超高的导电性，可以有效降低产品内阻，从而可以使复合电池电容器的充电时间减少和延长复合电池电容器的循环寿命。因此通过采用碳纳米管作为正极的第一导电剂，过渡金属复合氧化物作为正极的第一活性物质，并与第一粘结剂配以一定的比例形成以碳纳米管为骨架，过渡金属多元氧化物为枝叶的三维纳米结构的正极材料，以及采用过渡金属复合氧化物作为负极的第二活性物质，石墨烯作为负极的第二导电剂，并与第二粘结剂配以一定的比例形成以石墨烯为“壳”，以多元过渡金属氧化物为“核”的核壳结构的负极材料，从而得到拥有较高的电容量、循环寿命长、充电时间短的复合电池电容器。在其中一个实施例中，所述第一粘结剂为聚偏氟乙烯；和/或，所述第二粘结剂为聚偏氟乙烯。在其中一个实施例中，所述电解液包括有机溶剂、电解质和活性添加剂，所述活性添加剂为对甲苯磺、环己基苯、苯基丙酮、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸亚乙酯、硫酸亚乙烯酯或碳酸亚乙烯酯。在其中一个实施例中，所述有机溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、甲酯及丁内酯中的至少一种。在其中一个实施例中，所述电解质选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂及三氟甲磺酸锂中的至少一种。一种复合电池电容器的制备方法，包括如下步骤：制备正极，按照质量百分含量计，所述正极的制备原料包括：10％～20％的第一粘结剂、10％～20％的第一导电剂和70％～80％的第一活性物质，其中，所述第一导电剂为碳纳米管，所述第一活性物质为过渡金属复合氧化物；制备负极，按照质量百分含量计，所述负极的制备原料包括：10％～20％的第二粘结剂、10％～20％的第二导电剂和70％～80％的第二活性物质，其中，所述第二导电剂为石墨烯，所述第二活性物质为过渡金属复合氧化物；将所述正极、隔膜、所述负极按顺序叠合，将电解液置于所述正极与所述隔膜之间以及所述隔膜与所述负极之间，得到复合电池电容器。在其中一个实施例中，所述制备正极的步骤包括：将所述正极的制备原料与第一溶剂混合均匀，得到固体含量为54％～60％的正极浆料；将所述正极浆料涂覆在第一集流体上，并在80℃～120℃的温度下烘干；对烘干后的涂覆有所述正极浆料的所述第一集流体进行辊压，以将所述第一集流体上的所述正极浆料压实，得到所述正极。在其中一个实施例中，所述制备负极的步骤包括：将所述负极的制备原料与第二溶剂混合均匀，得到固体含量为50％～56％的负极浆料；将所述负极浆料涂覆在第二集流体上，并在80℃～120℃的温度下烘干；对烘干后的涂覆有所述负极浆料的所述第二集流体进行辊压，以将所述第二集流体上的所述负极浆料压实，得到所述负极。在其中一个实施例中，所述将所述正极、隔膜、所述负极按顺序叠合，将电解液置于所述正极与所述隔膜之间以及所述隔膜与所述负极之间，得到复合电池电容器的步骤包括：将所述正极、隔膜、所述负极按顺序叠合后进行卷绕，得到电芯；将所述电芯置于真空环境中进行干燥；在干燥的环境下将经过干燥处理的所述电芯放入壳体中，并向所述壳体内注入所述电解液，使所述正极与所述隔膜之间的空隙以及所述隔膜与所述负极之间的空隙均充满所述电解液；对所述壳体进行密闭封装，得到复合电池电容器。在其中一个实施例中，将所述电芯置于真空环境中进行干燥的处理温度为100℃～180℃，时间为12小时～36小时。附图说明图1为一实施例的复合电池电容器的制备方法的流程图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。电池电容器是一种新型储能元/器件，其采用锂离子电池的电极材料与超级电容器的电极材料的复合物作为电极材料，综合了法拉第电化学反应和双电层电荷吸附这两种储能机理，实现了锂离子电池和超级电容器两种器件的优势互补，有望实现较高的能量密度和功率密度。一实施方式的复合电池电容器包括壳体和位于壳体内的电解液及电芯，电芯包括顺序叠合的正极、隔膜和负极，正极与隔膜之间以及隔膜与负极之间均充满了电解液。按照质量百分含量计，正极的制备原料包括：10％～20％的第一粘结剂、10％～20％的第一导电剂和70％～80％的第一活性物质，其中，第一导电剂为碳纳米管，第一活性物质为过渡金属复合氧化物。具体地，过渡金属复合氧化物可以为二氧化锰(MnO2)、三氧化二铁(Fe2O3)、三氧化二钴(Co2O3)和氧化镍(NiO)等过渡金属氧化物的复合物，例如镍钴锰过渡金属氧化物。更为具体地，第一活性物质可以为但不限于片状纳米过渡金属复合氧化物。在其中一个实施例中，第一粘结剂为聚偏氟乙烯。按照质量百分含量计，负极的制备原料包括：10％～20％的第二粘结剂、10％～20％的第二导电剂和70％～80％的第二活性物质，其中，第二粘结剂可以为聚偏氟乙烯，第二导电剂为石墨烯，第二活性物质为过渡金属复合氧化物。具体地，过渡金属复合氧化物可以为二氧化锰(MnO2)、三氧化二铁(Fe2O3)、三氧化二钴(Co2O3)和氧化镍(NiO)等过渡金属氧化物的复合物，例如镍钴过渡金属氧化物。在其中一个实施例中，第二粘结剂为聚偏氟乙烯。在其中一个实施例中，电解液包括有机溶剂、电解质和活性添加剂，活性添加剂为对甲苯磺、环己基苯、苯基丙酮、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸亚乙酯、硫酸亚乙烯酯或碳酸亚乙烯酯，优选对甲苯磺。在其中一个实施例中，有机溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、甲酯及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合电池电容器，其特征在于，包括壳体和位于所述壳体内的电解液及电芯，所述电芯包括顺序叠合的正极、隔膜和负极；按照质量百分含量计，所述正极的制备原料包括：10％～20％的第一粘结剂、10％～20％的第一导电剂和70％～80％的第一活性物质，其中，所述第一导电剂为碳纳米管，所述第一活性物质为过渡金属复合氧化物；按照质量百分含量计，所述负极的制备原料包括：10％～20％的第二粘结剂、10％～20％的第二导电剂和70％～80％的第二活性物质，其中，所述第二导电剂为石墨烯，所述第二活性物质为过渡金属复合氧化物。

【技术特征摘要】
1.一种复合电池电容器，其特征在于，包括壳体和位于所述壳体内的电解液及电芯，所述电芯包括顺序叠合的正极、隔膜和负极；按照质量百分含量计，所述正极的制备原料包括：10％～20％的第一粘结剂、10％～20％的第一导电剂和70％～80％的第一活性物质，其中，所述第一导电剂为碳纳米管，所述第一活性物质为过渡金属复合氧化物；按照质量百分含量计，所述负极的制备原料包括：10％～20％的第二粘结剂、10％～20％的第二导电剂和70％～80％的第二活性物质，其中，所述第二导电剂为石墨烯，所述第二活性物质为过渡金属复合氧化物。2.根据权利要求1所述的复合电池电容器，其特征在于，所述第一粘结剂为聚偏氟乙烯；和/或，所述第二粘结剂为聚偏氟乙烯。3.根据权利要求1所述的复合电池电容器，其特征在于，所述电解液包括有机溶剂、电解质和活性添加剂，所述活性添加剂为对甲苯磺、环己基苯、苯基丙酮、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸亚乙酯、硫酸亚乙烯酯或碳酸亚乙烯酯。4.根据权利要求3所述的复合电池电容器，其特征在于，所述有机溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、甲酯及丁内酯中的至少一种。5.根据权利要求3或4所述的复合电池电容器，其特征在于，所述电解质选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂及三氟甲磺酸锂中的至少一种。6.一种复合电池电容器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：制备正极，按照质量百分含量计，所述正极的制备原料包括：10％～20％的第一粘结剂、10％～20％的第一导电剂和70％～80％的第一活性物质，其中，所述第一导电剂为碳纳米管，所述第一活性物质为过渡金属复合氧化物；制备负极，按照质量百分含量计，所述负极的制备原料包括：10％～20％的第二粘结剂、10％～20％的第二导电剂和70％～80％的第二活性物质，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘其环，
申请(专利权)人：东莞新发电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44