CN105280907B - 基于复合镍钴铝/钛酸锂体系的电池电容及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于复合镍钴铝/钛酸锂体系的电池电容及其制备方法，该电池电容包括正极片、负极片，正极片使用的正极材料为镍钴铝材料与活性炭的复合材料，负极片使用的负极材料为钛酸锂材料与碳材料的复合材料。本发明的电池电容通过碳材料的引入大大提升了电极材料的导电性能和电容储能的特性，显著得改善产品的倍率性能，满足大电流充放的需要，此外较浅的充放电深度也能在没有太多容量损失的同时，有利于提高产品循环寿命。

Description

基于复合镍钴铝/钛酸锂体系的电池电容及其制备方法
技术领域
本发明涉及新能源储能器件领域，特别是基于复合镍钴铝/钛酸锂体系的电池电容及其制备方法。
背景技术
常见的锂离子电池负极材料主要有碳负极材料、合金负极材料以及尖晶石型钛酸锂负极材料。目前实际应用的锂离子电池负极材料大多采用碳材料，其理论比容量较高，电极电位低(1Vvs.Li/Li+)。其中石墨化碳具有良好的层状结构，理论比容量为372mAh/g，但是碳材料仍存在一些缺点，如锂枝晶析出带来的安全问题；对电解液敏感；首次充放电效率低；由于SEI膜的存在纳米化带来更严重的安全性问题；制备方法相对复杂。与碳负极相比，合金类负极材料的导热性能和导电性能良好，无溶剂共嵌入的现象，具有较高的比容量，对环境的敏感性小，但合金类负极材料首次充放电效率低、电极在充放电过程中发生体积膨胀收缩引起电极粉化等问题至今都没有得到很好的解决，因而未能实现商业化。
钛酸锂(Li4Ti5O12)具有富锂的尖晶石结构，其作为锂离子电池负极材料时在循环过程中具有良好的稳定性和安全性以及优良的快速充电性能，是目前研究的热点之一，特别是在电动汽车等大型储能装置上的潜在应用，使其成为一种很有发展前景的材料。和碳负极材料和合金负极材料相比，钛酸锂充放电过程中晶体结构能保持高度的稳定性，即“零应变”，理论容量较低(170mAh/g)，电压较高(1.5V vs Li)，充放电平台稳定，在常温下的化学扩散系数(2×10-8cm-2/s)比碳负极材料大一个数量级，库仑效率高，这几点无疑显示出了钛酸锂显著的优势，但是除此之外的一系列优点使其成为了一种极具吸引力的候选负极材料。首先在循环过程中形变量十分地小，这让Li4Ti5O12有着很好的循环稳定性；此外，没有电解质分解因而没有SEI膜生成，不会影响电池负极的首次循环效率；另外还具有优良的倍率性能、低温充放电性能以及热稳定性。
相较于现有其他锂离子正极材料，镍钴铝(LiNi1-x-yCoxAlyO2)由于具有高比容量(180～230mAh/g)和低成本的优势正在成为锂离子电池领域研究的热点。此外，由于镍钴铝在充放电过程中的高压区域表现的线性特征，没有明显的电压平台存在，使其与钛酸锂负极相匹配时，不会由于钛酸锂本身较高的电位而损失较多的容量。
但是镍钴铝和钛酸锂本身电导率都比较低，大电流放电时产生较大极化，另外镍钴铝也存在循环性能较差、安全性能一般等缺陷，因而大大制约了这种体系的功率性能和循环寿命，难以满足电动乘用车等绿色新能源领域快速充放、长期使用的需要。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了基于复合镍钴铝/钛酸锂体系的电池电容及其制备方法。
本发明的电池电容是以镍钴铝、钛酸锂的复合材料为正、负极材料，在保持高比能量、高安全性的基础上显著提升了功率性能和循环寿命。
本发明采用的技术方案为：
基于复合镍钴铝/钛酸锂体系的电池电容，包括正极片、负极片，所述正极片包括涂覆有正极材料的腐蚀铝箔片，所述负极片包括涂覆有负极材料的腐蚀铝箔片，其中正极材料为镍钴铝材料与活性炭的复合材料，负极材料为钛酸锂材料与碳材料的复合材料，其中碳材料为活性炭或石墨烯中的一种或两种。
本发明所述负极材料为钛酸锂材料经过碳材料掺杂包覆再球化处理得到的。钛酸锂材料单独作为负极材料有其不足，如高电位带来的低电压，低电导率，大电流放电易产生较大极化等限制了其商品化应用。由于碳或石墨烯具有很高的电子电导率，所以这里采用碳材料掺杂包覆的改性方法来提高钛酸锂的电子电导率；另外采用球化处理钛酸锂，改善了其分散性能，并大大地提高了比表面积，故而缩短了锂离子的扩散路径，减小了材料的浓差极化，提高了电池的放电电压和放电比容量，使得该材料比普通的钛酸锂粉末具有更高的电化学活性。碳材料选用活性炭或石墨烯中的一种或两种，活性炭为含有孔隙的球体结构，有利于锂离子的扩散，而且多孔结构使之拥有巨大的比表面积，墨烯为二维层状结构，而石墨烯的电阻率远小于活性炭，当这两种均匀混合时，石墨烯能够包覆在活性炭表面，有利于保持低电阻率又能提高功率密度。
优选地，所述负极材料粒径为50-100nm。通过材料纳米化减小粒径，降低锂离子扩散路径，提高倍率性能。
本发明基于复合镍钴铝/钛酸锂体系的电池电容的制备方法，包括以下步骤：
1)将镍钴铝材料、活性炭、粘结剂、导电剂混合于氮甲基吡咯烷酮中，高速搅拌形成正极浆料，将其涂覆于腐蚀铝箔片上，正极浆料与腐蚀铝箔片的质量比为(0.85～0.95):1，制成正极极片。
2)将钛酸锂材料、碳材料、粘结剂、导电剂混合于氮甲基吡咯烷酮或者去离子水中，高速搅拌形成负极浆料，将其涂覆于腐蚀铝箔片上，负极浆料与腐蚀铝箔片的质量比为(0.85～0.95):1，制成负极极片。
3)将正极极片、负极极片制作成电芯，经干燥、封装后得到电池电容，其中封装为将电芯密封于灌注有电解液的壳体中。
所述步骤1)中镍钴铝、活性炭、粘结剂、导电剂的质量比为(75～90):(5～10):(2～7):(3～8)。
所述步骤2)中钛酸锂、碳材料、粘结剂、导电剂的质量比为(65～90):(2～15):(5～10):(3～10)。
所述导电剂为导电碳黑(SuperP)、碳纳米管(CNT)或单层石墨烯中的一种或几种。本发明对导电剂进行了筛选，以导电碳黑、碳纳米管和单层石墨烯中的一种或几种为导电剂。其中导电炭黑粒径小、比表面积大、表面洁净、电阻率低、结构呈球体状；碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有优良的力学、电学和化学性能，主要为呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管；单层石墨烯结构为由苯环结构周期性紧密堆积的碳原子构成的单层片状结构，具有良好的导电性能。当这当中的两种或三种导电剂均匀混合分散时，导电炭黑颗粒会与碳纳米管串联在一起，而单层石墨烯则会覆盖在导电炭黑或碳纳米管表面，比较容易形成立体的导电网络结构，从而具有更好的导电率。
所述粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)或丁苯橡胶(SBR)中的一种或几种。聚偏氟乙烯是一种非极性链状高分子粘结剂，抗氧化还原能力强，热稳定性好，易于分散。聚四氟乙烯是点型粘结剂，与活性物质以点结合的方式连接，粘结剂基团能够有效地在有机溶剂中分散。当聚偏氟乙烯与聚四氟乙烯或丁苯橡胶均匀混合时，点型的聚四氟乙烯或丁苯橡胶会附着于线型的聚偏氟乙烯上，能明显提高粘结剂的粘结性能，而且使用这种粘结剂制造的电极颗粒能实现长程连接，能够有效地提高极片的力学性能特别是抗拉性能。
所述电解液包括溶质和溶剂，其中溶质为高氯酸锂、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，溶剂为乙腈(ACN)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯中(EMC)的至少一种。
所述电解液还包括添加剂。电解液添加剂主要用于：改善电极SEI膜性能、提高电解液低温性能、提高电解液电导率、改善电解质热稳定性、改善电池安全性能以及电解液的循环稳定性。
所述添加剂为三(五氟化苯基)硼、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、二氮苯基酮中的至少一种。其中磷酸三甲酯、磷酸三苯酯为阻燃添加剂，三(五氟化苯基)硼、二氮苯基酮为导电添加剂，用于提高电解液的电导率。
所述隔膜为聚丙烯、聚乙烯中一种或两种共同构成的单层膜或多层薄膜(多层薄膜可以为聚丙烯或者聚乙烯单一材料所形成的多层膜；也可以为聚丙烯和聚乙烯两种材料共同形成的多层薄膜，此时，多层薄膜的相邻两层的材质可以相同也可以不同)。
本发明采用镍钴铝和钛酸锂的复合电极的有益效果是：通过碳材料的引入大大提升电极材料的导电性能和电容储能的特性，显著得改善产品的倍率性能，满足大电流充放电的需要，此外较浅的充放电深度也能在没有太多容量损失的同时，有利于产品循环寿命的提高。
附图说明
图1、电芯结构示意图
附图标记列表：1.正极极片；2.负极极片；3.隔膜；4.电解液
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
图1为简化的电芯示意图，仅对本发明的构成进行示意说明。图1所示的新型电池电容，包括了1.正极极片、2.负极极片。正(负)极片的两面均匀涂覆有镍钴铝(钛酸锂)、活性炭、粘结剂、导电剂所混合的浆料。3.隔膜以“Z”字的形式将正、负极极片完全包裹并彻底隔离，4.电解液充盈于电池电容的结构中，浸润正、负极片和隔膜。
实施例1
本实施例基于复合镍钴铝/钛酸锂体系的电池电容，包括正极片、负极片，所述正极片包括涂覆有正极材料的腐蚀铝箔片，所述负极片包括涂覆有负极材料的腐蚀铝箔片，其中正极材料为镍钴铝材料与活性炭的复合材料，负极材料为钛酸锂材料与活性炭的复合材料。
实施例2
本实施例基于复合镍钴铝/钛酸锂体系的电池电容，包括正极片、负极片，所述正极片包括涂覆有正极材料的腐蚀铝箔片，所述负极片包括涂覆有负极材料的腐蚀铝箔片，其中正极材料为镍钴铝材料与活性炭的复合材料，负极材料为钛酸锂材料与石墨烯的复合材料。
实施例3
本实施例基于复合镍钴铝/钛酸锂体系的电池电容，包括正极片、负极片，所述正极片包括涂覆有正极材料的腐蚀铝箔片，所述负极片包括涂覆有负极材料的腐蚀铝箔片，其中正极材料为镍钴铝材料与活性炭的复合材料，负极材料为钛酸锂材料与碳材料的复合材料，其中碳材料为质量比为1:1的活性炭与石墨烯混合物。
实施例4
本实施例基于复合镍钴铝/钛酸锂体系的电池电容，包括正极片、负极片，所述正极片包括涂覆有正极材料的腐蚀铝箔片，所述负极片包括涂覆有负极材料的腐蚀铝箔片，其中正极材料为镍钴铝材料与活性炭的复合材料，负极材料为钛酸锂材料与碳材料的复合材料，其中碳材料为质量比为3:2的活性炭与石墨烯混合物。
将实施例1-5的电池电容在0.5C的电流密度下进行恒流充放电测试，所得到的比能量和15000次循环后的容量保持率数据列于表1中。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
比能量(Wh/kg) 118 119 120 119
容量保持率(％) 77 78 77 79
实施例5-8与实施例1-4的差别仅在于负极材料为钛酸锂材料经过碳材料掺杂包覆再球化处理得到的。
将实施例5-8的电池电容在0.5C的电流密度下进行恒流充放电测试，所得到的比能量和15000次循环后的容量保持率数据列于表2中。
表2
实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
比能量(Wh/kg) 131 131 133 135
容量保持率(％) 85 86 85 88
实施例9-12与实施例5-8的差别仅在于负极材料的粒径为50、65、80、100。负极材料的粒径还可以为以下任意值：51、52、55、60、63、66、67、70、75、85、90、95以及50-100nm范围内的其它任意值。
将实施例9-12的电池电容在0.5C的电流密度下进行恒流充放电测试，所得到的比能量和15000次循环后的容量保持率数据列于表3中。
表3
实施例9 实施例10 实施例11 实施例12
比能量(Wh/kg) 137 137 137 138
容量保持率(％) 88 88 89 89
实施例13
本实施例基于复合镍钴铝/钛酸锂体系的电池电容的制备过程如下：
1)将镍钴铝、活性炭、导电剂SuperP、粘结剂PVDF按照质量比75:7:2:3的比例称取后溶解于氮甲基吡咯烷酮中，利用高速搅拌设备在真空下搅拌4小时形成均匀浆料，使用专用涂覆设备以一定厚度均匀涂覆于腐蚀铝箔的两面上，正极浆料与腐蚀铝箔片的质量比为0.85:1，涂覆的同时进行阶梯式干燥，干燥完的电极以3.2g/cm3的密度碾压，然后利用冲片机制成正极极片；
2)将钛酸锂、活性炭、导电剂单层石墨烯、粘结剂PVDF按照质量比65:2:9:10的比例称取后溶解于氮甲基吡咯烷酮中，利用高速搅拌设备在真空下搅拌4小时形成均匀浆料，使用专用涂覆设备以一定厚度均匀涂覆于腐蚀铝箔的两面上，负极浆料与腐蚀铝箔片的质量比为0.85:1，涂覆的同时进行阶梯式干燥，干燥完经碾压，然后利用冲片机制成负极极片；
3)使用PE单层隔膜将正、负极极片隔开制成电芯，80℃真空干燥20小时，在手套箱中注电解液后封装于铝塑膜外壳中，静置12h后进行化成和二次封装，得到产品；其中电解液的溶质为1M的LiBF4，溶剂为体积比为1:1的ACN、EC。
将制得的电池电容在0.5C电流密度下进行恒流充放电测试，所得到的比能量和15000次循环后的容量保持率数据列于表4中。
实施例14
本实施例基于复合镍钴铝/钛酸锂体系的电池电容的制备过程如下：
1)将镍钴铝、活性炭、导电剂SuperP、粘结剂PTFE按照质量比82:9:7:6的比例称取后溶解于去离子水中，利用高速搅拌设备在真空下搅拌4小时形成均匀浆料，使用专用涂覆设备以一定厚度均匀涂覆于腐蚀铝箔的两面上，正极浆料与腐蚀铝箔片的质量比为0.92:1，涂覆的同时进行阶梯式干燥，干燥完的电极以3.1g/cm3的密度碾压，然后利用冲片机制成正极极片；
2)将钛酸锂、石墨烯、导电剂CNT、粘结剂PTFE按照质量比69:6:10:8的比例称取后溶解于氮甲基吡咯烷酮中，利用高速搅拌设备在真空下搅拌4小时形成均匀浆料，使用专用涂覆设备以一定厚度均匀涂覆于腐蚀铝箔的两面上，负极浆料与腐蚀铝箔片的质量比为0.92:1，涂覆的同时进行阶梯式干燥，干燥完经碾压，然后利用冲片机制成负极极片；
3)使用PP单层隔膜将正、负极极片隔开制成电芯，80℃真空干燥20小时，在手套箱中注电解液后封装于铝塑膜外壳中，静置12h后进行化成和二次封装，得到产品；其中电解液的溶质为1M LiAsF6，溶剂为体积比为1:1的EC、EMC。
将制得的电池电容在0.5C电流密度下进行恒流充放电测试，所得到的比能量和15000次循环后的容量保持率数据列于表4中。
实施例15
本实施例基于复合镍钴铝/钛酸锂体系的电池电容的制备过程如下：
1)将镍钴铝、活性炭、导电剂CNT、粘结剂PTFE按照质量比90:10:6:8的比例称取后溶解于去离子水中，利用高速搅拌设备在真空下搅拌4小时形成均匀浆料，使用专用涂覆设备以一定厚度均匀涂覆于腐蚀铝箔的两面上，正极浆料与腐蚀铝箔片的质量比为0.90:1，涂覆的同时进行阶梯式干燥，干燥完的电极以3.3g/cm3的密度碾压，然后利用冲片机制成正极极片；
2)将钛酸锂、碳材料、导电剂CNT、粘结剂PVDF按照质量比90:15:7:3的比例称取后溶解于氮甲基吡咯烷酮中，利用高速搅拌设备在真空下搅拌4小时形成均匀浆料，使用专用涂覆设备以一定厚度均匀涂覆于腐蚀铝箔的两面上，负极浆料与腐蚀铝箔片的质量比为0.90:1，涂覆的同时进行阶梯式干燥，干燥完的电极经碾压，然后利用冲片机制成负极极片；其中碳材料为质量比为1:1的活性炭和石墨烯的均匀混合物；
3)使用PP/PE双层隔膜将正、负极极片隔开制成电芯，80℃真空干燥20小时，在手套箱中注电解液后封装于铝塑膜外壳中，静置12h后进行化成和二次封装，得到产品；其中电解液的溶质为1M的LiClO4，溶剂为体积比为2:1:1的ACN、DEC、EMC。
将制得的电池电容在0.5C电流密度下进行恒流充放电测试，所得到的比能量和15000次循环后的容量保持率数据列于表4中。
实施例16
本实施例基于复合镍钴铝/钛酸锂体系的电池电容的制备过程如下：
1)将镍钴铝、活性炭、导电剂、粘结剂PVDF按照质量比86:9:5:4的比例称取后溶解于氮甲基吡咯烷酮中，利用高速搅拌设备在真空下搅拌4小时形成均匀浆料，使用专用涂覆设备以一定厚度均匀涂覆于腐蚀铝箔的两面上，正极浆料与腐蚀铝箔片的质量比为0.95:1，涂覆的同时进行阶梯式干燥，干燥完的电极以3.1g/cm3的密度碾压，然后利用冲片机制成正极极片；其中导电剂为质量比为1:1的单层石墨烯和SuperP的混合物；
2)将钛酸锂、石墨烯、导电剂、粘结剂PTFE按照质量比78:11:5:8的比例称取后溶解于氮甲基吡咯烷酮中，利用高速搅拌设备在真空下搅拌4小时形成均匀浆料，使用专用涂覆设备以一定厚度均匀涂覆于腐蚀铝箔的两面上，负极浆料与腐蚀铝箔片的质量比为0.95:1，涂覆的同时进行阶梯式干燥，干燥完经碾压，然后利用冲片机制成负极极片；其中导电剂为质量比为1:1的单层石墨烯和SuperP的混合物；
3)使用隔PP/PE双层膜将正、负极极片隔开制成电芯，80℃真空干燥20小时，在手套箱中注电解液后封装于铝塑膜外壳中，静置12h后进行化成和二次封装，得到产品；其中电解液的溶质为1M的LiCF3SO3，溶剂为体积比为2:1:1的DMC、DEC、EMC。
将制得的电池电容在0.5C电流密度下进行恒流充放电测试，所得到的比能量和15000次循环后的容量保持率数据列于表4中。
实施例17
本实施例基于复合镍钴铝/钛酸锂体系的电池电容的制备过程如下：
1)将镍钴铝、活性炭、导电剂SuperP、粘结剂PVDF按照质量比80:5:7:7的比例称取后溶解于氮甲基吡咯烷酮中，利用高速搅拌设备在真空下搅拌4小时形成均匀浆料，使用专用涂覆设备以一定厚度均匀涂覆于腐蚀铝箔的两面上，正极浆料与腐蚀铝箔片的质量比为0.88:1，涂覆的同时进行阶梯式干燥，干燥完的电极以3.2g/cm3的密度碾压，然后利用冲片机制成正极极片；
2)将钛酸锂、活性炭、导电剂SuperP、粘结剂SBR、增稠剂CMC(当粘结剂为水性体系粘结剂SBR时才会添加增稠剂CMC，以调节浆料的粘结性能)按照质量比85:3:7:4:1的比例称取后溶解于氮甲基吡咯烷酮中，利用高速搅拌设备在真空下搅拌4小时形成均匀浆料，使用专用涂覆设备以一定厚度均匀涂覆于腐蚀铝箔的两面上，负极浆料与腐蚀铝箔片的质量比为0.88:1，涂覆的同时进行阶梯式干燥，干燥完经碾压，然后利用冲片机制成负极极片；
3)使用美国Celgard公司PP/PE/PP三层隔膜将正、负极极片隔开制成电芯，80℃真空干燥20小时，在手套箱中注电解液后封装于铝塑膜外壳中，静置12h后进行化成和二次封装，得到产品；其中电解液的溶质为1M的LiPF6，溶剂为体积比为1:1:1的EC、DEC、DMC。
将制得的电池电容在0.5C电流密度下进行恒流充放电测试，所得到的比能量和15000次循环后的容量保持率数据列于表4中。
与实施例13-17相区别地，电解液中的溶质还可以是高氯酸锂、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任意两种或两种以上的混合物，溶剂还可以是乙腈、碳酸乙烯酯，或者乙腈、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的任意两种或两种以上的以任意体积比混合而成的混合液。
表4
实施例13 实施例14 实施例15 实施例16 实施例17
比能量(Wh/kg) 120 120 122 126 130
容量保持率(％) 77 76 79 78 80
实施例18-22与实施例13-17的差别仅在于所述电解液还包括添加剂，实施例18-22的添加剂分别为三(五氟化苯基)硼、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、二氮苯基酮、磷酸三甲酯。
与实施例18-22相区别地，电解液的添加剂还可以是三(五氟化苯基)硼、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、二氮苯基酮中任意两种或两种以上的任意质量比的混合物。
将实施例18-22制得的电池电容在0.5C的电流密度下进行恒流充放电测试，所得到的比能量和15000次循环后的容量保持率数据列于表5中。
表5
实施例18 实施例19 实施例20 实施例21 实施例22
比能量(Wh/kg) 121 120 123 127 129
容量保持率(％) 78 78 77 78 80
对比例1
选取普通的镍钴铝/钛酸锂体系的电池电容，在0.5C电流密度下进行恒流充放电测试，测试结果表明其在1000次循环后容量保持率不足60％，10000次循环后容量保持率不足10％，且比能量低于50Wh/kg。
鉴于本发明方案实施例众多，各实施例实验数据庞大众多，不适合于此处逐一列举说明，但是各实施例所需要验证的内容和得到的最终结论均接近，故而此处不对各个实施例的验证内容进行逐一说明。
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.基于复合镍钴铝/钛酸锂体系的电池电容，包括正极片、负极片，其特征在于：所述正极片包括涂覆有正极材料的腐蚀铝箔片，所述负极片包括涂覆有负极材料的腐蚀铝箔片，其中正极材料为镍钴铝材料与活性炭的复合材料，负极材料为钛酸锂材料与碳材料的复合材料，其中碳材料为活性炭或石墨烯中的一种或两种，隔膜以“Z”字的形式将正、负极极片完全包裹并彻底隔离得到电芯，隔膜为聚丙烯、聚乙烯中两种共同构成的多层薄膜，且相邻两层的材质相同或不同；所述负极材料为钛酸锂材料经过碳材料掺杂包覆再球化处理得到的，其中碳材料为活性炭和石墨烯，并且石墨烯包覆在活性炭表面；所述负极材料的粒径为50-100nm。
2.基于复合镍钴铝/钛酸锂体系的电池电容的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)将镍钴铝材料、活性炭、粘结剂、导电剂混合于氮甲基吡咯烷酮中，高速搅拌形成正极浆料，将其涂覆于腐蚀铝箔片上，正极浆料与腐蚀铝箔片的质量比为(0.85～0.95):1，制成正极极片；2)将钛酸锂材料、碳材料、粘结剂、导电剂混合于氮甲基吡咯烷酮或者去离子水中，高速搅拌形成负极浆料，将其涂覆于腐蚀铝箔片上，负极浆料与腐蚀铝箔片的质量比为(0.85～0.95):1，制成负极极片；3)将正极极片、负极极片制作成电芯，经干燥、封装后得到电池电容，其中封装为将电芯密封于灌注有电解液的壳体中。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中镍钴铝、活性炭、粘结剂、导电剂的质量比为(75～90):(5～10):(2～7):(3～8)。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中钛酸锂、碳材料、粘结剂、导电剂的质量比为(65～90):(2～15):(5～10):(3～10)。
5.根据权利要求2或3或4所述的制备方法，其特征在于：所述导电剂为导电碳黑、碳纳米管或单层石墨烯中的一种或几种。
6.根据权利要求2或3或4所述的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或丁苯橡胶中的一种或几种。
7.根据权利要求2所述的电池电容，其特征在于：所述电解液包括溶质和溶剂，其中溶质为高氯酸锂、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，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、碳酸甲乙酯中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的电池电容，其特征在于：所述电解液还包括添加剂，所述添加剂为三(五氟化苯基)硼、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、二氮苯基酮中的至少一种。
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