本发明专利技术提出一种化学电源，包括正极、负极、隔膜和电解液，其特征在于所述电源是由锂离子电池和超级电容器内部混合而成，负极经过预掺杂锂处理，使得负极的荷电状态（SOC）为30%。本发明专利技术提出的化学电源，特别是钛酸锂基的化学电源，不仅大倍率充放电性能优，而且循环寿命长，长期使用后不会内阻变大和胀气，具有高安全和良好的循环性能和功率性能，使得该种化学电源具有更宽的应用领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化学电源领域，特别地涉及一种钛酸锂基锂离子电池和超级电容器内混化学电源。
技术介绍
钛酸锂(Li4Ti5O12)是一种新型的锂离子电池负极材料，它最大的特点就是“零应变性”。所谓“零应变性”是指其晶体在嵌入或脱出锂离子时晶格常数和体积变化都很小。在充放电循环中，这种“零应变性”能够避免由于电极材料的来回伸缩而导致结构的破坏，从而提高了电极的循环寿命，减少循环带来的比容量衰减，也具有非常好的耐过充、过放特征；所以钛酸锂也是一种优异的电池材料。但是由于其自身的电导率低、大倍率放电性能较 差，所以也限制其应用的领域。在目前的研究中，科研人员采用各种方法来提高其导电率，包括改变粒径，掺杂以及碳包覆等，但效果却不尽理想。由于锂离子电池的储能是通过正负极活性物质发生可逆的锂离子嵌入-脱出的方式来实现的，虽然这种反应高度可逆，但由于正负极材料结构的固有影响，使得在锂离子嵌入-脱出的过程中，材料的结构发生变化，从而使循环寿命受到限制。目前钛酸锂基的锂离子电池的循环寿命有所提高，可以达到6000次，容量衰减到初始的80%，但是功率特性却不尽人意。而超级电容器(Supercapacitor),也叫电化学电容器,是一种性能介于传统静电电容器和电池之间的一种新型贮能装置，它的充放电效率高，具有比静电电容器更高的能量密度，稳定性高，能够实现快速大电流充放电以及环境友好等显著优点，而传统的双电层超级电容器采用活性碳作为正负极材料，工作电压受到限制，大大影响了超级电容器的能量密度。结合锂离子电池和超级电容器各自的优点，克服两者的缺点，目前将超级电容器与锂离子二次电池这两种储能体系结合起来的方式有两种一种是“外结合”，即将两者的单体通过电源管理系统组合成一个储能器件或系统；另一种是“内结合”，即将两者有机地结合在同一单体中。本专利技术是采用钛酸锂电池和超级电容器内部混合的方式制作化学电源，目的是通过两者的内部混合，使得该化学电源既具有高的能量密度，又具有优良的大倍率放电特性，然而由于化学电源正电极上同时具有锂离子储能和双电层储能功能，而负极具有锂离子储能的；若按照传统的钛酸锂基化学电源的制作工艺把极片、隔膜、电解液组合起来，在循环一定的寿命后会出现内阻增大，出气等现象，从而限制了该类型的化学电源的使用领域，为了解决上述问题设计的本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种钛酸锂基锂离子电池和超级电容器内混的化学电源，该化学电源具有更高的功率密度和更优的寿命性能，同时解决了循环过程中的胀气问题和内阻变大的问题，并且增大了化学电源的使用电位范围。本专利技术提出一种化学电源，包括正极、负极、隔膜和电解液，其特征在于所述电源是由锂离子电池和超级电容器内部混合而成，负极经过预掺杂锂处理，使得负极的荷电状态(SOC)为 30%O较优地，所述负极是由负极材料和集流体组成，所述负极材料是钛酸锂。较优地，所述负极采用锂源对钛酸锂进行预掺杂锂。较优地，所述锂源是锂片或锂化合物的任何一种。较优地，所述正极是由正极材料和集流体组成，所述正极材料由锂离子电池材料的一种和活性碳混合组成。较优地，所述正极材料由锂离子电池材料的一种和活性碳混合组成，按100份计算，其中锂离子电池材料为20-100份，活性碳为0-80份。 较优地，所述锂离子电池材料是锰酸锂，镍钴锰酸锂，磷酸铁锂的一种。较优地，所述电解液由溶质和溶剂组成，溶剂由乙腈(CH3CN)和Y-丁内酯(GBL)组成，溶质为四氟硼酸锂(LiBF4)、四乙基四氟硼酸铵(Et4NBF4)混合物。较优地，所述溶剂的组成是乙腈(CH3CN)为20 80份，Y - 丁内酯(GBL) 20 80份(质量份数)；溶质按体积计，溶质的浓度为0.8 1.2mol/L，其中LiBF4的浓度是(Tl. 2moI/UEt4NBF4 的浓度是 O I. 2mol/L。较优地，所述集流体是铝箔或钛箔的一种，正负极的集流体相同。较优地，所述集流体是有孔集流体，孔径大小是lOMffl，占空比为30%。较优地，负极与正极的容量比为I. 8 2. 5。较优地，所述化学电源的使用范围是I. 8^2. 7V。本专利技术提出的化学电源，特别是钛酸锂基的化学电源，不仅大倍率充放电性能优，而且循环寿命长，长期使用后不会内阻变大和胀气，具有高安全和良好的循环性能，使得该种化学电源具有更宽的应用领域。附图说明关于本专利技术的优点与精神可以通过以下的专利技术详述及所附图式得到进一步的了解。图I是本专利技术负极预掺杂锂原理示意图。具体实施例方式下面详细说明本专利技术的具体实施例。表I为本专利技术化学电源正极不同配比的容量保持率对照表权利要求1.ー种化学电源，包括正极、负极、隔膜和电解液，其特征在于所述电源是由锂离子电池和超级电容器内部混合而成，负极经过预掺杂锂处理，使得负极的荷电状态(SOC)为30%。2.如权利要求I所述的化学电源，其特征在于所述负极是由负极材料和集流体組成，所述负极材料是钛酸锂。3.如权利要求2所述的化学电源，其特征在于所述负极采用锂源对钛酸锂进行预掺杂锂。4.如权利要求3所述的化学电源，其特征在于所述锂源是锂片或锂化合物的任何一种。5.如权利要求I所述的化学电源，其特征在于所述正极是由正极材料和集流体組成，所述正极材料由锂离子电池材料的ー种和活性碳混合組成。6.如权利要求5所述的化学电源，其特征在于所述正极材料由锂离子电池材料的ー种和活性碳混合组成，按100份计算，其中锂离子电池材料为20-100份，活性碳为0-80份。7.如权利要求5所述的化学电源，其特征在于所述锂离子电池材料是锰酸锂，镍钴锰酸锂，磷酸铁锂的ー种。8.如权利要求I所述的化学电源，其特征在于所述电解液由溶质和溶剂组成，溶剂由ZJ青(CH3CN)和Y-丁内酯(GBL)组成，溶质为四氟硼酸锂(LiBF4),四こ基四氟硼酸铵(Et4NBF4)混合物。9.如权利要求8所述的化学电源，其特征在于所述溶剂的组成是こ腈(CH3CN)为20^80份，Y - 丁内酯(GBL) 20^80份(质量份数)；溶质按体积计,溶质的浓度为O. 8 I.2mol/L，其中 LiBF4 的浓度是(Tl. 2mol/L、Et4NBF4 的浓度是 O I. 2mol/L。10.如权利要求2或5所述的化学电源，其特征在于所述集流体是铝箔或钛箔的ー种，正负极的集流体相同。11.如权利要求10所述的化学电源，其特征在于所述集流体是有孔集流体，孔径大小是IOMm,占空比为30%。12.如权利要求I所述的化学电源，其特征在于所述负极与正极的容量比为I.8^2. 5。13.如权利要求I所述的化学电源，其特征在于所述化学电源的使用范围是I.8^2. 7V。全文摘要本专利技术提出一种化学电源，包括正极、负极、隔膜和电解液，其特征在于所述电源是由锂离子电池和超级电容器内部混合而成，负极经过预掺杂锂处理，使得负极的荷电状态(SOC)为30%。本专利技术提出的化学电源，特别是钛酸锂基的化学电源，不仅大倍率充放电性能优，而且循环寿命长，长期使用后不会内阻变大和胀气，具有高安全和良好的循环性能和功率性能，使得该种化学电源具有更宽的应用领域。文档编号H01G9/28GK102842703SQ201210352178公开日2012年12月26日 申请本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种化学电源，包括正极、负极、隔膜和电解液，其特征在于所述电源是由锂离子电池和超级电容器内部混合而成，负极经过预掺杂锂处理，使得负极的荷电状态（SOC）为30%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹小卫，吴明霞，黄廷立，安仲勋，杨恩东，
申请(专利权)人：上海奥威科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：
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