一种大倍率混合电池电容及其制备方法技术

本发明专利技术公开的大倍率混合电池电容及其制备方法，包括外壳、以及外壳内的电解液和电芯，其中：电芯主要由正极片、隔膜和负极片叠合组装而成；正极片包括集流体以及形成在集流体表面的正极材料，正极材料包括NCA、LFP、AC的复合材料；负极片包括集流体以及形成在集流体表面的负极材料，负极材料包括AGP、CNT、AC中的一种或几种。本发明专利技术方案有效地改善了电极材料与溶剂相容性问题，改善电极材料对电解液的敏感性过高而导致的充放电能力低的问题，从而显著改善了产品的倍率性能，满足了大电流充放的需要。

High rate mixed battery capacitor and preparation method thereof

The rate of the hybrid battery capacitor and preparation method thereof are disclosed, comprising a shell, and the shell of electrolyte and electrical core, which is mainly composed of an electrical core positive plate, diaphragm and cathode lamination assembled; positive plate comprises a collector and formed on the surface of the current collector of the positive pole material, including cathode material NCA, LFP, AC composite material; negative plate comprises a collector and formed on the surface of the current collector cathode material, anode materials include one or more of AGP, CNT, AC. The invention can effectively improve the electrode material and solvent compatibility problems, improve the discharge capability of electrode materials on the sensitivity of electrolyte too high and lead to the problem of low, thus significantly improve the rate performance of products, to meet the needs of the large current charge and discharge.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电池电容及其制备方法，特别是一种大倍率混合电池电容及其制备方法。本专利技术中下列表达式的意义为：NCA：LiNi0.8Co0.15Al0.05O2LFP：LiFePO4AGP：石墨CNT：碳纳米管AC：活性炭
技术介绍
目前常用储能期间主要有锂离子电池和超级电容器，锂离子电池具有高能量密度的特点，但是循环使用寿命短、功率密度低，虽然超级电容器比功率和循环寿命高，但能量密度低，因此急需开发一种兼具高功率密度和高能量密度的混合型储能器件。超级电容电池是一种兼具高能量密度与高功率密度的新型储能器件,它主要通过双电层电容与锂离子嵌/脱两种方式进行“双功能”储能，开发具有“双功能”特征的高性能储能器件意义重大。在目前研究的热门的几种正极材料中，LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(以下简称NCA)正极材料同时具备高容量和长寿命等优点。材料的克容量可达185mAh/g，相比常规钴酸锂体系的电池可提高20％～40％，在众多的正极材料中，LiFePO4(以下简称LFP)材料具有最佳的安全性能，LFP的橄榄石型结构使得材料在非常规条件下也具有非常好的稳定性，LFP的加入可以减少充放电过程中产生的热量，提高混合材料的循环性能。石墨作为负极(以下简称AGP)具有良好的充放电电平台，电压平稳。但由于石墨的结晶度高，具有高度取向的层状结构，对电解液较敏感，与溶剂相容性差，大电流充放电能力低，产品的倍率性能差，难以满足了大电流充放的需要。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开了一种大倍率混合电池电容及其制备方法，通过对电极材料的选择与组合，从而有效地改善了电极材料与溶剂相容性问题，改善电极材料对电解液的敏感性过高而导致的充放电能力低的问题，从而显著改善了产品的倍率性能，满足了大电流充放的需要。本专利技术公开的大倍率混合电池电容，包括外壳、以及外壳内的电解液和电芯，其中：电芯主要由正极片、隔膜和负极片叠合组装而成；正极片包括集流体以及形成在集流体表面的正极材料，正极材料包括NCA、LFP、AC的复合材料；负极片包括集流体以及形成在集流体表面的负极材料，负极材料包括AGP、CNT、AC中的一种或几种。优选的，集流体为腐蚀铝箔。本专利技术公开的大倍率混合电池电容的一种改进，正极材料包括以下质量百分比：AC:4-6％，粘结剂5-8％，导电剂3-8％，NCA-LFP材料：余量。本专利技术公开的大倍率混合电池电容的一种改进，正极材料中NCA-LFP材料的组成为：NCA和LFP的质量比为(0.1～9):1。本专利技术公开的大倍率混合电池电容的一种改进，负极材料包括以下质量百分比：AC:3-8％，粘结剂5-8％，导电剂3-8％，AGP-CNT材料：余量。本专利技术公开的大倍率混合电池电容的一种改进，负极材料中AGP-CNT材料的组成为：AGP和CNT的质量比为1:(0.001～0.15)。本专利技术公开的大倍率混合电池电容的一种改进，导电剂为导电碳黑、石墨烯、碳纳米管、科琴黑中一种或几种。本专利技术公开的大倍率混合电池电容的一种改进，粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶中一种或几种。本专利技术公开的大倍率混合电池电容的制备方法，包括正极片制备、负极片制备，其中正极片制备包括正极浆料制备、正极片压制，其中正极浆料制备由正极材料与溶剂均匀混合得到正极浆料，正极片压制为正极浆料经涂覆设备均匀使涂层涂覆在集流体的两面上，浆料在集流体上形成的正极材料的单侧厚度为90-150μm(指在集流体上单侧的厚度)，并以1.5-2.0g/cm3大小的密度碾压、冲切制成正极极片。本专利技术公开的大倍率混合电池电容的制备方法的一种改进，负极片制备包括负极浆料制备、负极片压制，其中负极浆料制备由负极材料与溶剂均匀混合得到负极浆料，负极片压制为负极浆料经涂覆设备使涂层均匀涂覆在集流体的两面上，浆料在集流体上形成的负极材料的厚度为90-150μm(指在集流体上单侧的厚度)，并以1.2-1.8g/cm3大小的密度碾压、冲切制成负极极片。为了达到上述专利技术的目的，本专利技术采用以下技术方案：一种(NCA-LFP-AC)/(AGP-CNT-AC)混合电池电容，包括外壳，以及外壳内的电解液和电芯，电芯主要由正极片、隔膜和负极片叠合组装而成，电容电池主要以NCA、LFP、AC的复合材料为正极材料，主要以AGP、CNT、AC中的一种或几种为负极材料。作为优选，本专利技术为了满足不同电器的需要，采用以NCA、LFP、AC的混合物作为电池电容的正极材料，利用性能互补的NCA、LFP等正极材料进行超声分散物理混合，改善NCA在高充电态(SOC)下，安全性能差的问题，同时提高其倍率性能，并应用于本专利技术电池电容中获得了良好的效果。作为优选，采用以AGP、CNT、AC的混合物作为电池电容的负极材料，利用性能互补的AGP、CNT、AC等正极材料进行超声分散物理混合，改善AGP与溶剂相容性差、大电流充放电能力低的问题，并应用于本专利技术电池电容中获得了良好的效果。本专利技术正、负极材料的混合不同于化学包覆，其制备过程不发生化学反应，改善材料单一性能的同时可降低成本，便于工程化应用。作为优选，本专利技术通过改变NCA和LFP的质量来控制正极理论容量。正极材料包括以下质量百分比：AC:4-6％，粘结剂5-8％，导电剂3-8％，NCA-LFP：余量。进一步优选，NCA和LFP的质量比为(0.1～9):1。作为优选，本专利技术通过改变NCA和LFP的质量来控制正极理论容量。负极材料包括以下质量百分比：AC:3-8％，粘结剂5-8％，导电剂3-8％，AGP-CNT：余量。进一步优选，AGP和CNT的质量比为1:(0.001～0.15)。作为优选，导电剂为导电碳黑、石墨烯、碳纳米管或科琴黑。作为优选，的粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或丁苯橡胶。作为优选，电解液的溶质为高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂、四氟硼酸四乙基铵盐中的至少一种；电解液的溶剂为乙腈、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或者几种；电解液的添加剂为双草酸硼酸锂、二甲基乙酰胺、三(五氟化苯基)硼、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、二氮苯基酮中的一种或几种。作为优选，隔膜为聚丙烯微孔膜、聚乙烯微孔膜、复合膜、纸隔膜中一种。作为优选，正极浆料经涂覆设备均匀使涂层涂覆在腐蚀铝箔的两面上，正极材料的厚度90-150μm(指在集流体上单侧的厚度)，以1.5-2.0g/cm3大小的密度碾压、冲切制成正极极片。作为优选，负极浆料经涂覆设备使涂层均匀涂覆在腐蚀铝箔的两面上，负极材料的厚度90-150μm(指在集流体上单侧的厚度)，以1.2-1.8g/cm3大小的密度碾压、冲切制成负极极片。作为优选，按照正、负极电极活性物质1:1—1:2的质量比进行电极的匹配，采用“Z”型叠片的方式制作电芯，经干燥、封装注液后得到新型混合电容电池。本专利技术方案中，作为集流体的腐蚀铝箔表面还形成有铝汞齐。优选的，腐蚀铝箔表面的铝汞齐在表面上取向。优选的，腐蚀铝箔表面的铝汞齐的凸出部分的长度为0.01-0.03mm。在腐蚀铝箔表面涂刷汞盐溶液，从而实现铁汞齐的形成，同时通过对溶液浓度和环境温度从而实现取向。该方案中通过采用的表面生长的铝汞齐，从而提高表面结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大倍率混合电池电容，包括外壳、以及外壳内的电解液和电芯，其中：所述电芯主要由正极片、隔膜和负极片叠合组装而成；所述正极片包括集流体以及形成在集流体表面的正极材料，所述正极材料包括NCA、LFP、AC的复合材料；所述负极片包括集流体以及形成在集流体表面的负极材料，所述负极材料包括AGP、CNT、AC中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种大倍率混合电池电容，包括外壳、以及外壳内的电解液和电芯，其中：所述电芯主要由正极片、隔膜和负极片叠合组装而成；所述正极片包括集流体以及形成在集流体表面的正极材料，所述正极材料包括NCA、LFP、AC的复合材料；所述负极片包括集流体以及形成在集流体表面的负极材料，所述负极材料包括AGP、CNT、AC中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的大倍率混合电池电容，其特征在于，所述正极材料包括以下质量百分比：AC:4-6％，粘结剂5-8％，导电剂3-8％，NCA-LFP材料：余量。3.根据权利要求2所述的大倍率混合电池电容，其特征在于，所述正极材料中NCA-LFP材料的组成为：NCA和LFP的质量比为(0.1～9):1。4.根据权利要求1所述的大倍率混合电池电容，其特征在于，所述负极材料包括以下质量百分比：AC:3-8％，粘结剂5-8％，导电剂3-8％，AGP-CNT材料：余量。5.根据权利要求4所述的大倍率混合电池电容，其特征在于，所述负极材料中AGP-CNT材料的组成为：AGP和CNT的质量比为1:(0.001～0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮殿波，吴奕环，郑超，陈雪丹，刘秋香，
申请(专利权)人：宁波中车新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33