CN113192760B - 混合型超级电容器以及采用其的设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种混合型超级电容器，其包括正极片、负极片、介于正极片和负极片之间的隔膜以及电解液，正极片包括正极集流体以及设置在正极集流体上的正极膜片，正极膜片包括正极活性物质，负极片包括负极集流体以及设置在负极集流体上的负极膜片，负极膜片包括负极活性物质，电解液包括非水有机溶剂以及锂盐；正极活性物质包括正极核壳复合材料，在正极核壳复合材料中，锂离子嵌入化合物为核、包覆锂离子嵌入化合物的聚并苯为壳，负极活性物质包括能嵌入或脱出锂离子的物质和活性炭的混合物。由此改善混合型超级电容器的性能。此外，本公开提供了一种采用所述混合型超级电容器的设备，其中，混合型超级电容器用于存储电能并提供电能。

Description

混合型超级电容器以及采用其的设备
技术领域
本公开涉及超级电容器，更具体地涉及混合型超级电容器以及采用其的设备。
背景技术
超级电容器(Super capacitor)用来存储电能。按照储能原理，超级电容器分为双电层电容器(Electric Double-Layer Capacitor，EDLC)、法拉第电容器(Faradicseud)和混合型电容器；按照电极材料的不同，超级电容器可分为碳基电容器、金属氧化物电容器、导电聚合物电容器以及不对称混和型电容器；按照电解质所用的溶剂不同，超级电容器可分为水系和非水系(有机体系)电容器。
混合型电容器是双电层电容器和二次电池的组合，即既存在双电层效应，又存在电化学过程，故也可以称为电化学电容器。由于其能综合双电层电容器和二次电池的优点，而成为业界目前研究和开发的热点，进而针对其各种性能上进行改善。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种混合型超级电容器以及采用其的设备，其能改善混合型超级电容器的性能。
为了实现上述目的，本公开提供了一种混合型超级电容器，其包括正极片、负极片、介于正极片和负极片之间的隔膜以及电解液，正极片包括正极集流体以及设置在正极集流体上的正极膜片，正极膜片包括正极活性物质，负极片包括负极集流体以及设置在负极集流体上的负极膜片，负极膜片包括负极活性物质，电解液包括非水有机溶剂以及锂盐；正极活性物质包括正极核壳复合材料，在正极核壳复合材料中，锂离子嵌入化合物为核、包覆锂离子嵌入化合物的聚并苯为壳，负极活性物质包括能嵌入或脱出锂离子的物质和活性炭的混合物。
在一些实施例中，正极核壳复合材料中的锂离子嵌入化合物包括LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiFePO4、LiNi0.8Co0.2O2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiMnO2、Ni1/3Co1/3Al1/3O2中的一种或几种。
在一些实施例中，以正极核壳复合材料在正极活性物质中的总质量计，正极核壳复合材料中的锂离子嵌入化合物占90-99％，聚并苯占1-10％。
在一些实施例中，正极核壳复合材料中的锂离子嵌入化合物的直径D50为2.5μm-9μm。
在一些实施例中，正极核壳复合材料中的聚并苯的厚度为25nm-500nm。
在一些实施例中，在正极膜片中，以正极膜片的质量计，正极核壳复合材料占90-95％。
在一些实施例中，正极核壳复合材料通过能嵌入或脱出锂离子的物质和A阶酚醛树脂树脂热裂解而制得。
在一些实施例中，在负极活性物质中的能嵌入或脱出锂离子的物质包括硬碳、软碳、天然石墨、中间相碳微球中的一种或几种。
在一些实施例中，在负极活性物质中，能嵌入或脱出锂离子的物质占70-95％，活性炭占5-30％。
在一些实施例中，在负极膜片中，以负极膜片的质量计，负极活性物质占90-98％。
在一些实施例中，本公开提供了一种采用所述混合型超级电容器的设备，其中，混合型超级电容器用于存储电能并提供电能。
本公开的有益效果如下：正极活性物质包括正极核壳复合材料，在正极核壳复合材料中，锂离子嵌入化合物为核、包覆锂离子嵌入化合物的聚并苯为壳，负极活性物质包括能嵌入或脱出锂离子的物质和活性炭的混合物，能够提高混合型超级电容器的性能。
具体实施方式
下面具体说明根据本公开的混合型超级电容器。
根据本公开的混合型超级电容器包括正极片、负极片、介于正极片和负极片之间的隔膜以及电解液。以下将按照这四个部分依次说明。
[正极片]
正极片包括正极集流体以及设置在正极集流体上的正极膜片，正极膜片包括正极活性物质。
正极集流体包括铝箔、腐蚀铝箔或铝网。在一些实施例中，正极集流体的厚度为12-20μm。
正极活性物质包括正极核壳复合材料，在正极核壳复合材料中，锂离子嵌入化合物为核、包覆锂离子嵌入化合物的聚并苯为壳。
在一些实施例中，正极核壳复合材料通过能嵌入或脱出锂离子的物质和A阶酚醛树脂树脂热裂解而制得。在一些实施例中，热裂解的温度为500-1200℃，优选为600-900℃。例如，A阶酚醛树脂商购自卡尔玛科学(karma)的产品编号P35073。。
在一些实施例中，正极核壳复合材料的锂离子嵌入化合物包括LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiFePO4、LiNi0.8Co0.2O2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiMnO2、Ni1/3Co1/3Al1/3O2中的一种或几种。
在一些实施例中，以正极核壳复合材料在正极活性材料中的总质量计，正极核壳复合材料中的锂离子嵌入化合物占90-99％，聚并苯占1-10％。
在一些实施例中，正极核壳复合材料中的锂离子嵌入化合物的直径D50为2.5μm-9μm。在一些实施例中，正极核壳复合材料中的锂离子嵌入化合物的直径D50为2.5μm-6.5μm。
在一些实施例中，正极核壳复合材料中的聚并苯的厚度为25nm-500nm。
在一些实施例中，在正极膜片中，以正极膜片的质量计，正极核壳复合材料占90-95％。
在一些实施例中，正极膜片还包括粘接剂。在一些实施例中，粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素纳和丁苯橡胶中的一种或几种。在一些实施例中，在正极膜片中，以正极膜片的质量计，粘接剂占3％-8.3％。如果粘接剂的含量低于3％，极片粘结力不足；如果粘接剂的含量高于8.3％，能量密度不够且内阻大。
在一些实施例中，正极膜片还包括导电剂。在一些实施例中，导电剂包括石墨粉、炭黑、乙炔黑中的一种或几种。在一些实施例中，在正极膜片中，以正极膜片的质量计，导电剂占3％-8.3％。如果导电剂的含量低于3％，内阻大，如果导电剂的含量高于8.3％，内阻无法再减小。
在一些实施例中，正极膜片由正极浆料涂布正极集流体上、压实并烘干形成。正极浆料包括正极核壳复合材料、粘接剂、导电剂以及溶剂。溶剂包括N-甲基吡咯烷酮。在一些实施例中，压实采用辊压。正极浆料涂布、压实且烘干后负极片的总厚度为50μm-120μm、面密度为120-250g/m2。烘干采用100-120℃真空干燥。待正极膜片形成之后，对正极膜片和正极集流体进行裁切制备成规定尺寸的正极片。
[负极片]
负极片包括负极集流体以及设置在负极集流体上的负极膜片，负极膜片包括负极活性物质。
负极集流体包括铜箔或铜网。在一些实施例中，负极集流体的厚度为7-12μm。
负极活性物质包括能嵌入或脱出锂离子的物质和活性炭的混合物。
在一些实施例中，在负极活性物质中的能嵌入或脱出锂离子的物质包括硬碳、软碳、天然石墨、中间相碳微球中的一种或几种。
在一些实施例中，在负极活性物质中，能嵌入或脱出锂离子的物质占70-95％，活性炭占5-30％。
在一些实施例中，在负极膜片中，以负极膜片的质量计，负极活性物质占90-98％。
在一些实施例中，负极膜片还包括粘接剂。在一些实施例中，粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素纳和丁苯橡胶中的一种或几种。在一些实施例中，在负极膜片中，以负极膜片的质量计，粘接剂占2％-10％。如果粘接剂的含量低于2％，粘接性能不佳；如果粘接剂的含量高于10％，内阻过大。
在一些实施例中，负极膜片还包括导电剂。在一些实施例中，导电剂包括石墨粉、炭黑、乙炔黑中的一种或几种。在一些实施例中，在负极膜片中，以负极膜片的质量计，导电剂占1％-5％。如果导电剂的含量低于1％，内阻大，如果导电剂的含量高于5％，内阻不会变小，能量密度不够。
在一些实施例中，负极膜片由负极浆料涂布负极集流体上、压实并烘干形成。负极浆料包括负极核壳复合材料、粘接剂、导电剂以及溶剂。溶剂包括去离子水。在一些实施例中，压实采用辊压。负极浆料涂布、压实且烘干后测得的负极片的总厚度为80μm-150μm、面密度为65-130g/m2。烘干采用100-120℃真空干燥。待正极膜片形成之后，对负极膜片和负极集流体进行裁切制备成规定尺寸的负极片。
[隔膜]
隔膜包括聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、复合膜、无机陶瓷膜、纸隔膜。
隔膜的主要作用是隔离正极片和负极片、在充放电过程中作为离子转移运输的通道。
[电解液]
电解液包括非水有机溶剂以及锂盐。
在一些实施例中，非水有机溶剂包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、乙酸乙酯、乙腈中的一种或几种。
在一些实施例中，锂盐包括LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiFSi、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)、LiBOB、LiAsF6的一种或几种。
在一些实施例中，电解液还包括Me3EtNBF4、Me2Et2NBF4、MeEt3NBF4、Et4NBF4、Pr4NBF4、MeBu3NBF4、Bu4NBF4、Hex4NBF4、Me4PBF4、Et4PBF4、Pr4PBF4、Bu4PBF4的一种或几种。
在一些实施例中，电解液还包括添加剂。在一些实施例中，添加剂包括VC、DTD、LiODFB的一种或几种。在一些实施例中，以电解液的质量计，添加剂的质量百分比为5％-10％。
[混合型超级电容器]
正极片和负极片和两层隔膜，通过叠片或者卷绕，形成芯子，然后将芯子置于包装壳中并密封，之后在干燥间或真空手套箱中将电解液注入包装壳中，形成混合型超级电容器。
包装壳为软包装壳或硬包装壳。在一些实施例中，软包装壳为金属塑膜，例如金属塑膜为铝塑膜、铜塑料膜或钢塑膜。硬包装壳为金属壳，例如铝壳或钢壳。
依据芯子的形状，超级电容器的外形可以是棱柱形或圆柱形。
本公开的混合型超级电容器可广泛应用于运载工具(水、路、空，例如潜艇、水面舰船、电动自行车、电动汽车、低速载货车、电梯、滑板车、无人机、飞机或宇宙飞船等)、储能系统(例如充电宝、太阳能储能、风能储能等)、电子/电气设备(例如电动工具、移动电话、笔记本电脑、智能三表等)的众多领域。
[测试]
为了使本公开的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例，对本公开进行进一步详细说明。应当理解的是，本文给出的实施例仅仅是为了解释本公开，并非旨在对本公开进行限制。
(1)正极核壳复合材料的制备
正极核壳复合材料是由表1中给出的正极活性物质中的锂离子嵌入化合物和A阶酚醛树脂热裂解而制得，热裂解的温度为600℃。锂离子嵌入化合物的D50以体积为基础。作为壳的聚并苯的厚度通过场发射扫描电镜测量，制样用离子束切割核壳结构，而质量占比通过加入的离子嵌入化合物与聚并苯的质量配比计算得到。注意的是，对于A阶酚醛树脂600℃热裂解获得聚并苯的量(即质量)，对于该产品而言是固有的且是已知的，通过所要的聚并苯的量(即质量)，就能确定热裂解所需的A阶酚醛树脂的量。
A阶酚醛树脂商购自卡尔玛科学(karma)的产品编号P35073。
(2)正极片的制备
将正极核壳复合材料、作为粘接剂的聚偏氟乙烯和作为导电剂的炭黑按质量份数90:5:5加入作为溶剂的112质量份的N-甲基吡咯烷酮中，充分搅拌混合均匀形成正极浆料，将正极浆料涂布在作为正极集流体的厚度20μm的铝箔的两个面上，之后冷辊压压实，在110℃下真空干燥，烘干后测得正极片厚度为70μm、面密度为在140150g/m2，对正极膜片和正极集流体进行裁切制备成规定尺寸的正极片。
(3)负极活性物质的制备
将表1的能嵌入或脱出锂离子的物质和活性炭直接混合作为负极活性物质
(4)负极片的制备
将制备的负极活性物质、作为粘接剂的羧甲基纤维素钠、作为粘接剂的丁苯橡胶、作为导电剂的炭黑按质量份数94:2:2:2加入作为溶剂的100质量份的去离子水中，充分搅拌混合均匀形成负极浆料，将负极浆料涂布在作为负极集流体的厚度10μm的铜箔的两个面上，之后冷辊压压实，在110℃下真空干燥，烘干后负极片的厚度为100μm、面密度为100g/m2，对负极膜片和负极集流体进行裁切制备成规定尺寸的负极片。
(5)隔膜的准备
纸隔膜用作隔膜。
(6)电解液的制备
将碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)按体积比为40:60混合，在溶解锂盐LiPF6溶解，混合均匀，获得电解液，其中，电解质盐的浓度为1mol/L。
(7)混合型超级电容器的制备
将正极片、负极片、隔膜层叠成芯子，正极片由正极极耳引出，负极极片由负极极耳引出，装入铝塑膜的包装壳，之后注入电解液并密封，形成混合型超级电容器。
实施例1-17采用上述方法制备。
对比例1与实施例2对应，但与实施例2不同的是，对比例1的正极活性物质无聚并苯，即正极活性物质仅为锂离子嵌入化合物。
对比例2与实施例2对应，但与实施例2不同的是，对比例2的聚并苯是单独由A阶酚醛树脂制备，即上述商购的A阶酚醛树脂直接热裂解获得，且聚并苯和锂离子嵌入化合物混合使用。
对比例3与实施例2对应，但与实施例2不同的是，对比例3的负极活性物质不包含活性炭，即负极活性物质仅为能嵌入或脱出锂离子的物质。
对比例4与实施例3对应，但与实施例3不同的是，对比例4的正极活性物质无聚并苯，即正极活性物质仅为锂离子嵌入化合物。
对比例5与实施例3对应，但与实施例3不同的是，对比例5的聚并苯是单独由A阶酚醛树脂制备，即上述商购的A阶酚醛树脂直接热裂解获得，且聚并苯和锂离子嵌入化合物混合使用。
对比例6与实施例3对应，但与实施例3不同的是，对比例6的负极活性物质不包含活性炭，即负极活性物质仅为能嵌入或脱出锂离子的物质。
表1给出实施例1-17和对比例1-6的参数。
Figure GDA0003087416250000091
[性能测试]
(1)质量能量密度的测试过程为：室温下将混合型超级电容器在5C倍率下充电至上限电压，恒压充电30min，然后再以5C倍率放电至下限电压，得到混合型超级电容器放电过程中的能量，混合型超级电容器的比能量(Wh/Kg)＝混合型超级电容器放电过程中的能量/混合型超级电容器的质量。
(2)体积能量密度的测试过程为；室温下将混合型超级电容器在5C倍率下充电至上限电压，恒压充电30min，然后再以5C倍率放电至下限电压，得到混合型超级电容器放电过程中的能量，混合型超级电容器的比能量(Wh/L)＝混合型超级电容器放电过程中的能量/混合型超级电容器的体积。
(3)功率密度的测试公式：Pd＝0.12*U2/RDC)/M，其中U为额定电压，RDC为混合型超级电容器的直流内阻，M为混合型超级电容器的质量(kg)。
(4)25℃下的循环性能测试：室温下将混合型超级电容器在5C倍率下充电至上限电压，恒压充电30min，然后再以5C倍率放电至下限电压。重复上述充放电循环。
混合型超级电容器N次后的容量保持率(％)＝(混合型超级电容器循环N次的放电容量/混合型超级电容器首次循环的放电容量)×100％。
(5)倍率放电性能1-50C充放电测试
先5C充满至额定电压V，恒压30min，不同倍率放电到下限电压V。
[测试结果分析]
表2给出实施例1-17和对比例1-6的参数。
Figure GDA0003087416250000111
与对比例1-3相比，实施例2的功率密度提高明显、常温下在循环10000次后的循环保持率高、倍率性能在10C、20C、30C、40C、50C下均提高。对比例1与实施例2相比，对比例1的正极活性物质无聚并苯，质量能量密度和体积能量密度高，但功率密度降低，常温循环及倍率性能均降低；对比例2与实施例2相比，聚并苯只是简单混合，活性物质与聚并苯接触差，质量能量密度和体积能量密度有所降低，功率密度也降低，常温循环及倍率性能均降低；对比例3与实施例2相比，负极活性物质不包含活性炭，功率密度也降低，循环及倍率性能均降低。
与对比例4-6相比，实施例3的功率密度提高明显、常温下在循环10000次后的循环保持率高于对比例4-6、倍率性能在10C、20C、30C、40C、50C下均提高下保持良且均提高。
在实施例3、实施例7-10中、在保持同等的聚并苯质量的情况下，随着锂离子嵌入化合物的D50增加，质量能量密度、体积能量密度变化不大，功率密度不断减小，常温下的5C的循环保持率为不断减小，倍率放电性能不断减小。
在实施例3、实施例11-14中，在保持同等的锂离子嵌入化合物D50的情况下，随着包覆的聚并苯的厚度逐渐增加，锂离子嵌入化合物的质量占比逐渐减小而聚并苯的质量占比逐渐增加，质量能量密度不断减小、体积能量密度不断减小，功率密度不断增加，常温下的5C的循环保持率不断增加，10C、20C、30C、40C、50C倍率放电性能不断增加。
在实施例3、实施例15-17中，正极活性物质相同，在负极活性物质中，随着活性炭的质量占比逐渐增加，能嵌入或脱出锂离子的物质的质量占比减小，质量能量密度逐渐减小、体积能量密度逐渐减小，功率密度逐渐增加，常温循环保持率逐渐减小，10C、20C、30C、40C、50C倍率放电性能均为逐渐增加。
实施例3、5、6仅在负极活性物质的不同的能嵌入或脱出锂离子的物质变化。实施例3、5、6相比，石墨负极的质量能量密度、体积能量密度最大，硬碳次之，软碳最小；循环保持率硬碳最佳，软碳次之，石墨最差，4.2至3.0V电压充放电循环5C 2000周后剩余88％，软碳10000次循环还有85％，硬碳还有85％。由此，负极活性材料优选采用硬碳和活性炭的组合。
实施例1-4仅在正极活性物质的锂离子嵌入化合物上变化，发现在同等的活性物质质量占比的情况下，实施例3的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的质量能量密度、体积能量密度最高，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2次之；磷酸铁锂功率能量密度最好，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2次之，但常温下的循环保持率四个物质适用于不同的上限电压，实施例3的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2和实施例4的LNi1/3Co1/3Mn1/3O2适用的上限电压高，实施例4的容量保持率在循环10000次后为94％，10C、20C、30C、40C、50C的倍率保持率较好。

Claims (8)

1.一种混合型超级电容器，包括正极片、负极片、介于正极片和负极片之间的隔膜以及电解液，正极片包括正极集流体以及设置在正极集流体上的正极膜片，正极膜片包括正极活性物质，负极片包括负极集流体以及设置在负极集流体上的负极膜片，负极膜片包括负极活性物质，电解液包括非水有机溶剂以及锂盐；
其特征在于，
正极活性物质为正极核壳复合材料，在正极核壳复合材料中，锂离子嵌入化合物为核、包覆锂离子嵌入化合物的聚并苯为壳，正极核壳复合材料中的锂离子嵌入化合物为LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2；
负极活性物质为能嵌入或脱出锂离子的物质和活性炭的混合物，在负极活性物质中的能嵌入或脱出锂离子的物质为硬碳；
在负极活性物质中，能嵌入或脱出锂离子的物质占70-95%，活性炭占5-30%。
2.根据权利要求1所述的混合型超级电容器，其特征在于，
以正极核壳复合材料在正极活性物质中的总质量计，正极核壳复合材料中的锂离子嵌入化合物占90-99%，聚并苯占1-10%。
3.根据权利要求1所述的混合型超级电容器，其特征在于，
正极核壳复合材料中的锂离子嵌入化合物的直径D50为2.5μm-9μm。
4.根据权利要求1所述的混合型超级电容器，其特征在于，
正极核壳复合材料中的聚并苯的厚度为25nm-500nm。
5.根据权利要求1所述的混合型超级电容器，其特征在于，
在正极膜片中，以正极膜片的质量计，正极核壳复合材料占90-95%。
6.根据权利要求1所述的混合型超级电容器，其特征在于，
正极核壳复合材料通过能嵌入或脱出锂离子的物质和A阶酚醛树脂热裂解而制得。
7.根据权利要求1所述的混合型超级电容器，其特征在于，
在负极膜片中，以负极膜片的质量计，负极活性物质占90-98%。
8.一种采用权利要求1-7中任一项的混合型超级电容器的设备，其中，混合型超级电容器用于存储电能并提供电能。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101281822B (zh) * 2008-05-15 2011-06-01 上海奥威科技开发有限公司 无机混合型锂离子超级电容器
CN101409154B (zh) * 2008-09-24 2011-05-04 上海奥威科技开发有限公司 有机混合型超级电容器
CN105990603A (zh) * 2016-07-04 2016-10-05 吴杨 一种高功率超级电容锂电池及其制备方法
CN108896524B (zh) * 2018-04-09 2021-02-26 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种大面积表征磷酸铁锂-无定形碳复合材料的方法

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