CN205900716U - 一种高功率超级电容锂电池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种高功率超级电容锂电池，包括电池外壳、正极、负极、隔膜以及电解液；所述电池外壳内灌注电解液，所述隔膜设置于正负极之间，所述正极、负极以及隔膜浸泡在电解液中；所述电池外壳外侧分别设置有两个接口，所述两个接口分别与正极、负极相连；所述正极包括正极集流体和正极活性材料层，所述正极集流体设置于电池外壳内的一侧，所述正极活性材料层涂覆于正极集流体内侧；所述负极包括负极集流体和负极活性材料层，所述负极集流体设置于电池外壳内的另一侧，所述负极活性材料层涂覆于负极集流体内侧。本实用新型高功率超级电容锂电池具有结构简单，能量密度高、高功率及良好的电池循环寿命和成本低廉的特性。

Description

一种高功率超级电容锂电池
技术领域
本实用新型属于电池技术领域，更具体地说，是涉及一种高功率超级电容锂电池。
背景技术
当今世界，石油资源日渐紧张，环境污染日趋严重，人们对以绿色二次电池为动力的二次能源越来越重视。但是，以传统的铅酸电池为动力的能源，存在铅污染和酸污染，且体积和质量能量密度均较低，限制了其在动力型领域的广泛应用。电动工具、电动车辆、航空航天、国防军工、电子信息和仪器仪表等领域的巨大需求，使得以超级电容器和锂离子动力电池为代表的新一代动力型绿色储能器件成为全球高科技产业领域关注的热点。超级电容器与传统的二次电池相比具有高功率，长寿命，高效率的特点，但是能量密度较低。超级电容器根据储能原理可以分为双电层电容和赝电容，双电层电容通过在电极电解液界面形成对峙电荷双电层进行储能，赝电容则以电极表面的快速法拉第反应进行储能。双电层电容不发生化学反应，可在大电流下快速进行充放电使超电容具有高功率优势。赝电容超级电容器通过化学沉积在电极表面发生快速的法拉第反应，能够提高电极的储能密度从而能提高整个超级电容器的蓄电量，但是其功率密度和循环寿命在一定程度上又受到限制。锂离子二次电池是近年来发展起来的新型储能器件。锂离子电池具有较镍氢电池更高的能量密度，同时兼具较好的大电流充放电性能，然而由于其安全性差、成本高等原因不能作为混合电动汽车的电源。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供一种高功率超级电容锂电池，所述电池具有结构简单，能量密度高、高功率及良好的电池循环寿命和成本低廉的特性。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种高功率超级电容锂电池，包括电池外壳、正极、负极、隔膜以及电解液；所述电池外壳内灌注电解液，所述隔膜设置于正极与负极之间，所述正极、负极以及隔膜浸泡在电解液中；所述电池外壳外侧分别设置有两个接口，所述两个接口分别与正极、负极相连；所述正极包括正极集流体和正极活性材料层，所述正极集流体设置于电池外壳内的一侧，所述正极活性材料层涂覆于正极集流体内侧；所述负极包括负极集流体和负极活性材料层，所述负极集流体设置于电池外壳内的另一侧，所述负极活性材料层涂覆于负极集流体内侧；所述正极活性材料层为锂离子嵌入化合物与多孔碳材料的复合材料，所述锂离子嵌入化合物与多孔 碳材料的复合材料包括锂离子嵌入化合物、多孔碳材料、导电剂及粘结剂，所述负极活性材料层为石墨类材料与多孔碳材料的复合材料，所述石墨类材料与多孔碳材料的复合材料包括石墨类材料、多孔碳材料、导电剂及粘结剂。
在一种优选的实施方式中，所述正极活性材料包括质量比分别为2-4：1-3：0.1-0.5：0.25-0.5的锂离子嵌入化合物、多孔碳材料、导电剂及粘结剂。
在一种优选的实施方式中，所述负极活性材料包括质量比为7-9：1-3：0.2-1：0.5-1的石墨类材料、多孔碳材料、导电剂及粘结剂。
在一种优选的实施方式中，所述与正极相连的接口为高功率超级电容锂电池的正极接口，所述与负极相连的接口为高功率超级电容锂电池的负极接口。
在一种优选的实施方式中，所述正极集流体的材料为电池级铝箔。
在一种优选的实施方式中，所述负极集流体的材料为电池级铜箔。
在一种优选的实施方式中，所述电解液为锂离子电解质盐与非水有机溶剂配制而成。
在一种优选的实施方式中，所述正极集流体上涂覆正极活性材料的面密度为100-300g/cm2。
在一种优选的实施方式中，所述负极集流体上涂覆负极活性材料的面密度为100-300g/cm2。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型的电池将超级电容器界面双电层和锂离子电池嵌入-脱嵌两方面特点结合在一起成为新型储能器件，兼具超级电容和锂离子电池的双功能储能的特点，保持锂离子电池高电压、高能量密度的同时，还具有超级电容器的高功率密度、大电流放电、良好的循环寿命的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型高功率超级电容锂电池的结构示意图。
其中：电池外壳1，正极2，负极3，隔膜4，电解液5，正极集流体6，正极活性材料层7，负极集流体8，负极活性材料层9，正极接口10，负极接口11
具体实施方式
本实用新型公开了一种高功率超级电容锂电池。
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
如图1为本实用新型高功率超级电容锂电池的结构示意图，如图所示，一种高功率超级电容锂电池，包括电池外壳1、正极2、负极3、隔膜4以及电解液5；所述电池外壳1内灌注电解液5，所述电解液5为锂离子电解质盐与非水有机溶剂配制而成，锂离子电解质盐占电解液的重量含量为10-15％；所述隔膜4设置于正极2与负极3之间，所述正极2、负极3以及隔膜4浸泡在电解液5中；所述电池外壳1外侧分别设置有两个接口，所述两个接口分别与正极2、负极3相连，所述与正极2相连的接口为高功率超级电容锂电池的正极接口10，所述与负极3相连的接口为高功率超级电容锂电池的负极接口11；所述正极2包括正极集流体6和正极活性材料层7，所述正极集流体6设置于电池外壳1内的一侧，所述正极集流体6的材料为电池级铝箔，所述正极活性材料层7涂覆于正极集流体6内侧，所述正极集流体6上涂覆正极活性材料的面密度为100-300g/cm2；所述负极3包括负极集流体8和负极活性材料层9，所述负极集流体8设置于电池外壳1内的另一侧，所述负极集流体8的材料为电池级铜箔，所述负极活性材料层9涂覆于负极集流体8内侧，所述负极集流体8上涂覆负极活性材料的面密度为100-300g/cm2；所述正极活性材料包括质量比分别为2-4：1-3：0.1-0.5：0.25-0.5的锂离子嵌入化合物、多孔碳材料、导电剂及粘结剂，所述锂离子嵌入化合物为LiMn2O4、LiCoO2、LiNiO2、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2以及上述化合物的其他金属元素M掺杂的材料中的至少一种，所述掺杂元素M为Li、Mg、Cr、Al、Ni、Co、Mn、Fe、Ti中的至少一种；所述负极活性材料包括质量比为7-9：1-3：0.2-1：0.5-1的石墨类材料、多孔碳材料、导电剂及粘结剂，所述石墨类材料的比表面积为400-1000m2/g，所述石墨类材料为人造石墨、天然微晶石墨、天然鳞片石墨中的至少一种；所述导电剂为乙炔黑、导电石墨、碳纳米管或碳黑；所述多孔碳材料为活性炭、纳米炭管、炭气凝胶、中孔炭中的至少一种，所述粘结剂为PVDF/NMP，粘结剂制作的浆料涂覆的极片具有较好的压实密度，可提高单体电池单位体积容量。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对 这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种高功率超级电容锂电池，其特征在于，包括电池外壳、正极、负极、隔膜以及电解液；所述电池外壳内灌注电解液，所述隔膜设置于正极与负极之间，所述正极、负极以及隔膜浸泡在电解液中；所述电池外壳外侧分别设置有两个接口，所述两个接口分别与正极、负极相连；所述正极包括正极集流体和正极活性材料层，所述正极集流体设置于电池外壳内的一侧，所述正极活性材料层涂覆于正极集流体内侧；所述负极包括负极集流体和负极活性材料层，所述负极集流体设置于电池外壳内的另一侧，所述负极活性材料层涂覆于负极集流体内侧；所述正极活性材料层为锂离子嵌入化合物与多孔碳材料的复合材料，所述负极活性材料层为石墨类材料与多孔碳材料的复合材料。
2.根据权利要求1所述的高功率超级电容锂电池，其特征在于，所述与正极相连的接口为高功率超级电容锂电池的正极接口，所述与负极相连的接口为高功率超级电容锂电池的负极接口。
3.根据权利要求1所述的高功率超级电容锂电池，其特征在于，所述正极集流体的材料为电池级铝箔。
4.根据权利要求1所述的高功率超级电容锂电池，其特征在于，所述负极集流体的材料为电池级铜箔。
5.根据权利要求1所述的高功率超级电容锂电池，其特征在于，所述正极集流体上涂覆正极活性材料的面密度为100-300g/cm2。
6.根据权利要求1所述的高功率超级电容锂电池，其特征在于，所述负极集流体上涂覆负极活性材料的面密度为100-300g/cm2。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110380123A (zh) * 2019-07-10 2019-10-25 湖北锂诺新能源科技有限公司 一种锂离子纽扣电池及其制备工艺
CN113851694A (zh) * 2021-11-30 2021-12-28 江苏时代新能源科技有限公司 电池单体、电池、用电装置、电池单体的制造方法及设备

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