基于复合材料电极的复合动力固态储能电芯制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于复合材料电极的复合动力固态储能电芯，包括软包体，所述软包体内设有复合在一起的至少一个固态电池单元和固态电容单元。本实用新型专利技术的基于复合材料电极的复合动力固态储能电芯，通过将固态电池单元和固态电容单元复合在一起，不仅能够减小体积和重量，提高能量密度，而且固态电池单元之间、固态电容单元之间以及固态电池单元和固态电容单元之间可任意组合对外输出电能，在满足储能容量和大功率放点要求的条件下，可根据不同的应用场景控制固态电池单元和固态电容单元的输出电能比例，以实现固态电池单元始终在最佳倍率下运行，达到长距离、长寿命循环使用的目的。

Composite dynamic solid-state energy storage core based on composite electrode

【技术实现步骤摘要】
基于复合材料电极的复合动力固态储能电芯
本技术属于储能设备
，具体的为一种基于复合材料电极的复合动力固态储能电芯。
技术介绍
公开号为CN203503746U的中国专利公开了一种锂离子电池与电容器一体式电池，包括顶部开口的圆柱状钢壳和设在圆柱状钢壳顶部开口处的圆柱状电容器，其中，圆柱状钢壳内部设有圆柱状电芯，圆柱状电芯由依次叠置并卷绕的带复合材料正极耳的复合材料正极片，带复合材料负极耳的复合材料负极片和隔膜构成，圆柱状电芯底部的复合材料负极耳与圆柱状钢壳的底部相连，圆柱状钢壳的顶部和圆柱状电容器的外壳相连且构成该电池的复合材料负极；圆柱状电芯顶部的复合材料正极耳通过圆柱状电容器的底部与设在圆柱状电容器顶部的复合材料正极相连通，所述圆柱状钢壳的内部设有锂离子电池电解液。该锂离子电池与电容器一体式电池本质上是将独立的电容器和独立的锂离子电池通过机械的方式设置为一体，即相较于电容器和锂离子电池的体积，该一体式电池并未达到减小体积的目的。另外，该一体式电池将电容器和锂离子电池直接通过结构并联连接，无法实现电容器和锂离子电池单独充放电的技术目的，更无法根据应用场景而调整电池和电容的电能输出方式。随着储能
的发展，本领域技术人员发现，电容器和电池均有其各自的特点和优缺点。电容器具有充放电快和使用寿命长的优点，可用于输出大功率，但储能容量较电池小。电池具有储能容量大的优点，但存在充放电较慢的缺点，若用于输出大功率，则对其使用寿命影响很大。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种基于复合材料电极的复合动力固态储能电芯，不仅能够减小体积和重量，提高能量密度，而且在满足储能容量和大功率放电要求的条件下，可以实现电池单元始终在最佳倍率下运行，达到长距离、长寿命循环使用的目的。为达到上述目的，本技术提供如下技术方案：一种基于复合材料电极的复合动力固态储能电芯，包括软包体，所述软包体内设有复合在一起的至少一个固态电池单元和固态电容单元；所述固态电池单元包括至少一个复合材料正极和至少一个复合材料负极；所述复合材料正极和复合材料负极交错设置；相邻的所述复合材料正极和复合材料负极之间设有固态离子导体膜Ⅰ；所述复合材料正极采用正极活性材料与固态离子导体材料Ⅰ的混合物制成；所述复合材料负极采用负极活性材料与固态离子导体材料Ⅱ的混合物制成；和/或，固态电容单元包括至少一个第一复合材料电容电极和至少一个第二复合材料电容电极；所述第一复合材料电容电极和第二复合材料电容电极交错设置；相邻的所述第一复合材料电容电极和第二复合材料电容电极之间设有固态离子导体膜Ⅱ；所述第一复合材料电容电极采用第一电容电极活性材料与固态离子导体材料Ⅲ的混合物制成；所述第二复合材料电容电极采用第二电容电极活性材料与固态离子导体材料Ⅳ的混合物制成。进一步，所述复合材料正极内的所述固态离子导体材料Ⅰ与所述正极活性材料之间的摩尔比小于等于100％；所述复合材料负极内的所述固态离子导体材料Ⅱ与所述负极活性材料之间的摩尔比小于等于100％。进一步，所述正极活性材料呈颗粒状均匀分布，且所述正极活性材料颗粒的缝隙中填充有所述固态离子导体材料Ⅰ；所述负极活性材料呈颗粒状均匀分布，且所述负极活性材料颗粒的缝隙中填充有所述固态离子导体材料Ⅱ。进一步，所述第一复合材料电容电极内的所述固态离子导体材料Ⅰ与所述第一电容电极活性材料之间的摩尔比小于等于100％；所述第二复合材料电容电极内的所述固态离子导体材料Ⅱ与所述第二电容电极活性材料之间的摩尔比小于等于100％。进一步，所述第一电容电极活性材料呈颗粒状均匀分布，且所述第一电容电极活性材料颗粒的缝隙中填充有所述固态离子导体材料Ⅲ；所述第二电容电极活性材料呈颗粒状均匀分布，且所述第二电容电极活性材料颗粒的缝隙中填充有所述固态离子导体材料Ⅳ。进一步，每一个所述固态电池单元的所述复合材料正极和复合材料负极上分别设有第一极耳和第二极耳；或，属于同一个所述固态电池单元的所有所述复合材料正极之间电连接并设有一个第一输出极耳；属于同一个所述固态电池单元的所有所述复合材料负极之间电连接并设有一个第二输出极耳；或，所有的所述固态电池单元可以进一步组合为至少一个固态电池单元组，所有的所述固态电池单元组中，至少有一个所述固态电池单元组包括至少两个相互串联或并联的所述固态电池单元，所述固态电池单元组上设有用于外接电路的第一连接极耳和一个第二连接极耳。进一步，所述固态电池单元之间层叠在一起；当相邻两个所述固态电池单元之间串联或并联连接时，在该相邻的两个所述固态电池单元之间设有电子导电但离子隔离的双极集流板；当相邻两个所述固态电池单元之间相互独立时，在该相邻的两个所述固态电池单元之间设有电子绝缘且离子隔离的绝缘隔膜Ⅰ。进一步，每一个所述固态电容单元的所述第一复合材料电容电极和第二复合材料电容电极上分别设有第一极耳和第二极耳；或，属于同一个所述固态电容单元的所有所述第一复合材料电容电极之间电连接并设有一个第一输出极耳；属于同一个所述固态电容单元的所有所述第二复合材料电容电极之间电连接并设有一个第二输出极耳；或，所有的所述固态电容单元可以进一步组合为至少一个固态电容单元组，所有的所述固态电容单元组中，至少有一个所述固态电容单元组包括至少两个相互串联或并联的所述固态电容单元，所述固态电容单元组上设有用于外接电路的第一连接极耳和一个第二连接极耳。进一步，所述固态电容单元之间层叠在一起；当相邻两个所述固态电容单元之间串联或并联连接时，在该相邻的两个所述固态电容单元之间设有电子导电但离子隔离的双极集流板；当相邻两个所述固态电容单元之间相互独立时，在该相邻的两个所述固态电容单元之间设有电子绝缘且离子隔离的绝缘隔膜Ⅱ。进一步，所述固态电池单元和所述固态电容单元层叠在一起；当相邻的所述固态电池单元和所述固态电容单元之间串联或并联连接时，在该相邻的固态电池单元和所述固态电容单元之间设有电子导电但离子隔绝的离子隔绝体；当相邻的所述固态电池单元和所述固态电容单元之间相互独立时，在该相邻的所述固态电池单元和所述固态电容单元之间设有电子绝缘且离子隔绝的绝缘体或集流板。本技术的有益效果在于：本技术的基于复合材料电极的复合动力固态储能电芯，通过将固态电池单元和固态电容单元复合在一起，不仅能够减小体积和重量，提高能量密度，而且固态电池单元之间、固态电容单元之间以及固态电池单元和固态电容单元之间可任意组合对外输出电能，在满足储能容量和大功率放点要求的条件下，可根据不同的应用场景控制固态电池单元和固态电容单元的输出电能比例，以实现固态电池单元始终在最佳倍率下运行，达到长距离、长寿命循环使用的目的。固态电池电芯中，通过将复合材料正极采用正极活性材料与固态离子导体材料的混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于复合材料电极的复合动力固态储能电芯，其特征在于：/n包括软包体(300)，所述软包体(300)内设有复合在一起的至少一个固态电池单元(100)和固态电容单元(200)；/n所述固态电池单元(100)包括至少一个复合材料正极(10)和至少一个复合材料负极(20)；/n所述复合材料正极(10)和复合材料负极(20)交错设置；/n相邻的所述复合材料正极(10)和复合材料负极(20)之间设有固态离子导体膜Ⅰ(30)；/n所述复合材料正极(10)采用正极活性材料(11)与固态离子导体材料Ⅰ(15)的混合物制成；/n所述复合材料负极(20)采用负极活性材料(21)与固态离子导体材料Ⅱ(25)的混合物制成；/n和/或，/n固态电容单元(200)包括至少一个第一复合材料电容电极(40)和至少一个第二复合材料电容电极(50)；/n所述第一复合材料电容电极(40)和第二复合材料电容电极(50)交错设置；/n相邻的所述第一复合材料电容电极(40)和第二复合材料电容电极(50)之间设有固态离子导体膜Ⅱ(60)；/n所述第一复合材料电容电极(40)采用第一电容电极活性材料(41)与固态离子导体材料Ⅲ(45)的混合物制成；/n所述第二复合材料电容电极(50)采用第二电容电极活性材料(51)与固态离子导体材料Ⅳ(55)的混合物制成。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于复合材料电极的复合动力固态储能电芯，其特征在于：
包括软包体(300)，所述软包体(300)内设有复合在一起的至少一个固态电池单元(100)和固态电容单元(200)；
所述固态电池单元(100)包括至少一个复合材料正极(10)和至少一个复合材料负极(20)；
所述复合材料正极(10)和复合材料负极(20)交错设置；
相邻的所述复合材料正极(10)和复合材料负极(20)之间设有固态离子导体膜Ⅰ(30)；
所述复合材料正极(10)采用正极活性材料(11)与固态离子导体材料Ⅰ(15)的混合物制成；
所述复合材料负极(20)采用负极活性材料(21)与固态离子导体材料Ⅱ(25)的混合物制成；
和/或，
固态电容单元(200)包括至少一个第一复合材料电容电极(40)和至少一个第二复合材料电容电极(50)；
所述第一复合材料电容电极(40)和第二复合材料电容电极(50)交错设置；
相邻的所述第一复合材料电容电极(40)和第二复合材料电容电极(50)之间设有固态离子导体膜Ⅱ(60)；
所述第一复合材料电容电极(40)采用第一电容电极活性材料(41)与固态离子导体材料Ⅲ(45)的混合物制成；
所述第二复合材料电容电极(50)采用第二电容电极活性材料(51)与固态离子导体材料Ⅳ(55)的混合物制成。


2.根据权利要求1所述的基于复合材料电极的复合动力固态储能电芯，其特征在于：
所述正极活性材料(11)呈颗粒状均匀分布，且所述正极活性材料颗粒的缝隙中填充有所述固态离子导体材料Ⅰ(15)；
所述负极活性材料(21)呈颗粒状均匀分布，且所述负极活性材料颗粒的缝隙中填充有所述固态离子导体材料Ⅱ(25)。


3.根据权利要求1所述的基于复合材料电极的复合动力固态储能电芯，其特征在于：
所述第一电容电极活性材料(41)呈颗粒状均匀分布，且所述第一电容电极活性材料颗粒的缝隙中填充有所述固态离子导体材料Ⅲ(45)；
所述第二电容电极活性材料(51)呈颗粒状均匀分布，且所述第二电容电极活性材料颗粒的缝隙中填充有所述固态离子导体材料Ⅳ(55)。


4.根据权利要求1-3任一项所述的基于复合材料电极的复合动力固态储能电芯，其特征在于：
每一个所述固态电池单元(100)的所述复合材料正极(10)和复合材料负极(20)上分别设有第一极耳(13)和第二极耳(23)；或，
属于同一个所述固态电池单元(100)的所有所述复合材料正极(10)之间电连接并设有一个第一输出极耳(14)；属于同一个所述固态电池单元(100)的所有所述复合材料负极(20)之间电连接并设有一个第二输出极耳(24)；或，
所有的所述固态电池单元(100)可以进一步组合为至少一个固态电池单元组(101)，所有的所述固态电池单元组(101)中，至少有一个所述固态电池单元组(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长明，吴超，辛程勋，辛民昌，
申请(专利权)人：重庆九环新越新能源科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆;50