一种能量型电容电池制造技术

本发明专利技术具体涉及一种能量型电容电池，属于新能源储能器件技术领域。其包括正极、隔膜、负极，正极或/和负极由复合电极材料制备，所述的复合电极材料包括A类活性物质、B类活性物质、粘结剂和导电剂，A类活性物质与B类活性物质的质量比为1-4：1。用复合电极材料制成正极时，A类活性物质包括LiCoO2、LiMn2O4、LiMnO2、LiNiO2、LiFePO4、LiMnPO4、LiNi0.8Co0.2O2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中的一种或多种；用复合电极材料制成负极时，A类活性物质包括钛酸锂、石墨、人造石墨、MCMB、软炭、硬碳中的一种或多种。且A类活性物质与B类活性物质的粒径比为7-12：3。本发明专利技术通过上述的改进提高了电容电池电极的密度，提高电容电池的比能量，从而使得其在满足应用工况的情况下达到最佳的循环寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术具体涉及一种能量型电容电池，属于新能源储能器件

技术介绍
超级电容和锂离子电池是目前市场上最为热门的两个储能器件。锂离子电池是一种能量密度大，平均输出电压高，自放电小并且不含有毒物质的绿色二次电池。经过了将近二十年的发展，锂离子电池已经能达到100Wh/kg到150Wh/kg，工作电压最大可达4V。超级电容是基于双电层储能原理以及可逆性较高的氧化还原准电容原理的储能器件，具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽等优点，同时也具有能量密度相对较低等劣势。锂离子电池和超级电容在比能量和比功率上的差异决定了两者充放电速率的差异，而在实际的应用中，由于超级电容和锂离子电池具有各自突出的优点以及局限性，两者结合起来的并联式或者串联式电容电池的应用弥补了这一块的空白。由于锂离子电容电池自身的突出特性，往往将其应用在动力电源等相关领域，在实际使用过程中，动力电源存在的问题就是大电流充电以及反复充放的问题。基于目前轨道交通领域对于纯电动驱动或者混合电动驱动的交通工具对于储能器件的要求，混合型的电池电容是目前最有前景的解决方案。其方法为，在锂电的正负极一极或者两极中加入一定比例的电容碳，用于改善大电流充放电能力和循环寿命，效果显著。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种高比能量的能量型电容电池。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种能量型电容电池，包括正极、隔膜、负极，正极或/和负极由复合电极材料制备，所述的复合电极材料包括A类活性物质、B类活性物质、粘结剂和导电剂，其中，A类活性物质与B类活性物质的质量比为1-4：1。本专利技术能量型电容电池用A类活性物质与B类活性物质复合的电极材料按质量比1-4：1制成，可以大幅度提高电容电池的比能量、比功率和循环高稳定性的综合性能。在本专利技术能量型电容电池中若A类活性物质的含量过多，会使电容电池的比功率下降，循环寿命下降；若B类活性物质过多，电容电池的比能量会急剧下降。在上述的能量型电容电池中，用复合电极材料制成正极时，A类活性物质包括LiCoO2、LiMn2O4、LiMnO2、LiNiO2、LiFePO4、LiMnPO4、LiNi0.8Co0.2O2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中的一种或多种。在上述的能量型电容电池中，用复合电极材料制成负极时，A类活性物质包括钛酸锂、石墨、人造石墨、MCMB、软炭、硬碳中的一种或多种。在上述的能量型电容电池中，复合电极材料中A类活性物质与B类活性物质的粒径比为7:3到8:2。本专利技术将电极中A类活性物质与B类活性物质的粒径比控制在7:3到8:2，其原因在于空间堆叠中八面体空隙和四面体空隙的大球小球直径比在此范围，B类活性物质正好填充于A类活性物质的紧密堆积之中，可提高电极密度，提高电容电池的比能量。且无论A类活性物质与B类活性物质的粒径比是过大还是过小都会导致堆积密度下降、比能量下降、比功率下降。进一步优选，A类活性物质与B类活性物质的粒径比为8：3到10：3。在上述的能量型电容电池中，复合电极材料中B类活性物质包括活性炭、介孔碳、碳气凝胶、碳纤维、碳纳米管、炭黑、硬炭、石墨烯中的一种或多种。用上述种类的B类活性物质分别与正负极的A类活性物质复配，可进一步提高电容电池的比功率和使用寿命。在上述的能量型电容电池中，复合电极材料中粘结剂包括SBR、CMC、PTFE、PVDF中的一种或者几种。在上述的能量型电容电池中，复合电极材料中导电剂包括导电炭黑、科琴炭、石墨烯、碳纳米管中的一种或者几种。与现有技术相比，本专利技术正极或/和负极通过采用A类活性物质与B类活性物质的复合，并通过控制电极活性物质的粒径，进一步提高电容电池电极的密度，提高电容电池的比能量，从而使得其在满足应用工况的情况下达到最佳的循环寿命。附图说明图1为本专利技术实施例3中电容电池的复合负极的SEM扫描图。图2为本专利技术实施例3中电容电池的复合正极的SEM扫描图。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施例结合附图说明，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。实施例1将LiMnPO4、硬炭、粘结剂和碳纳米管按6：2：1：1混合，高速搅拌形成正极浆料；将正极浆料均匀涂覆在腐蚀铝箔的两面上，碾压、冲切制成复合正极，电极密度为2.78g/cm3；LiMnPO4的粒径为10μm，硬炭的粒径为3μm；将得到的复合正极与隔膜、石墨负极进行组装，然后干燥，注入电解液、封装，得到本专利技术的能量型电容电池。实施例2将钛酸锂、碳纳米管、粘结剂和电炭黑按4：4：1：1混合，高速搅拌形成负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在腐蚀铝箔的两面上，碾压、冲切制成复合负极，电极密度为0.89g/cm3；钛酸锂的粒径为4μm，碳纳米管的粒径为1μm；将得到的复合负极与隔膜、三元NCA正极进行组装，然后干燥，注入电解液、封装，得到本专利技术的能量型电容电池。实施例3将LiFePO4、活性炭、粘结剂和导电炭黑按6：2：1：1混合，高速搅拌形成正极浆料；将正极浆料均匀涂覆在腐蚀铝箔的两面上，碾压、冲切制成复合正极，电极密度为1.25g/cm3；LiFePO4的粒径为14μm，活性炭的粒径为4μm；将人造石墨、活性炭、粘结剂和导电炭黑按6：2：1：1混合，高速搅拌形成负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在铜箔的两面上，碾压、冲切制成复合负极，电极密度为1.34g/cm3；人造石墨的粒径为15μm，活性炭的粒径为6μm；将复合正极与隔膜、复合负极进行组装，然后干燥，注入电解液、封装，得到本专利技术的能量型电容电池。实施例4将LiCoO2、介孔碳、粘结剂和石墨烯按5.5：2.5：1：1混合，高速搅拌形成正极浆料；将正极浆料均匀涂覆在腐蚀铝箔的两面上，碾压、冲切制成复合正极，电极密度为2.10g/cm3；LiCoO2的粒径为6μm，介孔碳的粒径为2μm；将得到的复合正极与隔膜、石墨负极进行组装，然后干燥，注入电解液、封装，得到本专利技术的能量型电容电池。实施例5将石墨、石墨烯、粘结剂和科琴炭按7：1：1：1混合，高速搅拌形成负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在铜箔的两面上，碾压、冲切制成复合负极，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量型电容电池，包括正极、隔膜、负极，其特征在于，正极或/和负极由复合电极材料制备，所述的复合电极材料包括A类活性物质、B类活性物质、粘结剂和导电剂，其中，A类活性物质与B类活性物质的质量比为1‑4：1。

【技术特征摘要】
1.一种能量型电容电池，包括正极、隔膜、负极，其特征在
于，正极或/和负极由复合电极材料制备，所述的复合电极材料包
括A类活性物质、B类活性物质、粘结剂和导电剂，其中，A类
活性物质与B类活性物质的质量比为1-4：1。
2.根据权利要求1所述的一种能量型电容电池，其特征在于，
用复合电极材料制成正极时，A类活性物质包括LiCoO2、
LiMn2O4、LiMnO2、LiNiO2、LiFePO4、LiMnPO4、LiNi0.8Co0.2O2、
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种能量型电容电池，其特征在于，
用复合电极材料制成负极时，A类活性物质包括钛酸锂、石墨、
人造石墨、MCMB、软炭、硬碳中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种能量型电...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮殿波，袁峻，乔志军，
申请(专利权)人：宁波南车新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33