CN105513814B - 一种能量型电容电池 - Google Patents
一种能量型电容电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105513814B CN105513814B CN201510936978.3A CN201510936978A CN105513814B CN 105513814 B CN105513814 B CN 105513814B CN 201510936978 A CN201510936978 A CN 201510936978A CN 105513814 B CN105513814 B CN 105513814B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- classes
- capacitor batteries
- active materials
- active material
- negative pole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明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。
Description
技术领域
本发明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。
背景技术
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。
发明内容
本发明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。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：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。
本发明能量型电容电池用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。在本发明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。本发明将电极中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，本发明正极或/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为本发明实施例3中电容电池的复合负极的SEM扫描图。
图2为本发明实施例3中电容电池的复合正极的SEM扫描图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例结合附图说明，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明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，得到本发明的能量型电容电池。
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，得到本发明的能量型电容电池。
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，得到本发明的能量型电容电池。
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，得到本发明的能量型电容电池。
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，电极密度为1.34g/cm3；石墨的粒径为13μm，石墨烯的片层大小为3μm；
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，得到本发明的能量型电容电池。
实施例6
将LiCoO2、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2.78g/cm3；LiCoO2的粒径为8μm，活性炭的粒径为2μm；
将钛酸锂、硬炭、粘结剂和导电炭黑按5：3：1：1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1.67g/cm3；钛酸锂的粒径为8μm，硬炭的粒径为2μm；
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，得到本发明的能量型电容电池。
上述实施例中所述的粘结剂包括SBR、CMC、PTFE、PVDF中的一种或者几种。
将实施例1-6中制得的电容电池经过0.2C化成后进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1：实施例1-6中电容电池经过0.2C化成后的性能测试结果
将实施例3中的复合负极经过SEM扫描，如图1所示。将实施例3中的复合正极经过SEM扫描，如图2所示。从图1可知，人造石墨、活性炭和导电炭黑颗粒混合均匀，活性炭主要分布在由人造石墨堆积的空隙之间。从图2可知，活性炭填充了磷酸铁锂颗粒的堆积空隙，导电炭黑包裹在两者的界面，使得电极密度得以提高。
综上所述，本发明能量型电容电池通过控制A类活性物质与B类活性物质的直接的比例，以及两者之间的粒径，提高电容电池电极密度，使其具有较高的能量密度，提高比能量。
另外，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)。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
Claims (3)
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；
用复合电极材料制成正极时，A类活性物质为LiMnPO4，B类活性物质为硬碳，A类活性物质与B类活性物质的质量比为3：1；A类活性物质的粒径为10μm，B类活性物质的粒径为3μm；
用复合电极材料制成负极时，A类活性物质为钛酸锂，B类活性物质为硬碳，A类活性物质与B类活性物质的质量比为5：3；A类活性物质的粒径为8μm，B类活性物质的粒径为2μm；
所述的能量型电容电池通过如下方法制得：
将A类活性物质LiMnPO4、B类活性物质硬碳、粘结剂和导电剂混合，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；
将A类活性物质钛酸锂、B类活性物质硬碳、粘结剂和导电剂混合，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1.67g/cm3；
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，即为本发明的能量型电容电池。
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，复合电极材料中粘结剂包括SBR、CMC、PTFE、PVDF中的一种或者几种。
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，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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510936978.3A CN105513814B (zh) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | 一种能量型电容电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510936978.3A CN105513814B (zh) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | 一种能量型电容电池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105513814A CN105513814A (zh) | 2016-04-20 |
| CN105513814B true CN105513814B (zh) | 2017-08-25 |
Family
ID=55721717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510936978.3A Active CN105513814B (zh) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | 一种能量型电容电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105513814B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105977039A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-09-28 | 陈小刚 | 一种石墨烯活性复合电极超级电容电池 |
| CN107086128B (zh) * | 2017-04-07 | 2019-03-29 | 同济大学 | 一种混合型化学电源器件电极及其制备方法 |
| CN112420399B (zh) * | 2020-11-12 | 2022-07-05 | 贵州梅岭电源有限公司 | 一种高比特性锂离子电容器及其制备方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101320821B (zh) * | 2007-06-04 | 2010-07-14 | 中南大学 | 一种兼具电容器与锂离子电池特征的储能器件及其制造方法 |
| CN100481609C (zh) * | 2007-06-25 | 2009-04-22 | 中南大学 | 一种超级电容电池 |
| CN102201604A (zh) * | 2011-04-22 | 2011-09-28 | 华南师范大学 | 一种电容电池电芯及其制作方法 |
| CN102881951A (zh) * | 2011-07-15 | 2013-01-16 | 张宝生 | 具有高安全性的电容电池 |
| CN103000383A (zh) * | 2011-09-15 | 2013-03-27 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 一种超级电容电池及其制备方法 |
-
2015
- 2015-12-15 CN CN201510936978.3A patent/CN105513814B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105513814A (zh) | 2016-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5462445B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
| JP5648869B2 (ja) | 電池用電極およびその利用 | |
| KR102434887B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 음극 및 리튬 이차 전지 | |
| KR101586015B1 (ko) | 리튬 이차전지용 음극활물질, 이를 포함하는 리튬 이차전지 및 상기 음극활물질의 제조방법 | |
| US11949108B2 (en) | Lithium ion battery and negative electrode thereof | |
| WO2016201942A1 (zh) | 一种具有高倍率充放电性能的锂离子电池 | |
| WO2016202169A2 (zh) | 一种高能量密度锂离子电池 | |
| JP2013149403A (ja) | リチウムイオン二次電池負極、リチウムイオン二次電池負極を用いたリチウムイオン二次電池、および、それらの製造方法 | |
| CN104008893A (zh) | 锂离子混合型电容器的制备方法及其锂离子混合型电容器 | |
| TW201125183A (en) | Lithium secondary battery | |
| WO2012144177A1 (ja) | リチウムイオン二次電池用負極及びその負極を用いたリチウムイオン二次電池 | |
| WO2020111201A1 (ja) | リチウムイオン二次電池用正極組成物、リチウムイオン二次電池用正極、及びリチウムイオン二次電池 | |
| JP2017062911A (ja) | 非水電解質二次電池用電極、及び非水電解質二次電池 | |
| CN105449269A (zh) | 一种锂离子电池 | |
| CN105244184A (zh) | 一种混合电容电池的制备方法 | |
| CN106299331A (zh) | 包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池 | |
| CN105513814B (zh) | 一种能量型电容电池 | |
| JP5279567B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
| CN105405669B (zh) | 一种动力型电池电容 | |
| WO2012147647A1 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
| CN104466236A (zh) | 一种能量功率兼顾型锂离子蓄电池及其制备方法 | |
| CN110993901A (zh) | 一种低内阻且快充快放型锂离子动力电池 | |
| CN102983381A (zh) | 一种具有交错分布式内并联结构的储能器件 | |
| JP2011003795A (ja) | 電極集電体及びその製造方法、電極並びに蓄電素子 | |
| JP6902206B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 315000 Zhejiang city of Ningbo province Yinzhou District Wuxiang No. 552 West Road Applicant after: NINGBO CRRC NEW ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 315000 Zhejiang city of Ningbo province Yinzhou District Wuxiang No. 552 West Road Applicant before: Ningbo Nanche New Energy Technology Co., Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Yuan Jun Inventor after: Ruan Dianbo Inventor after: Qiao Zhijun Inventor before: Ruan Dianbo Inventor before: Yuan Jun Inventor before: Qiao Zhijun |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information |