[发明专利]锂离子电容器

说明书

技术领域

本发明涉及一种储能器件，尤其涉及一种锂离子电容器。

背景技术

随着新能源技术的发展，锂离子二次电池是作为一种新型的储能器件，因其具有能量密度高、循环寿命长、节能环保等多种优点，在手机、笔记本电脑、数码相机等领域得到了越来越广泛的应用；但由于锂离子二次电池自身性能决定了其大电流充放电性能、安全性能相对较差，故也限制了其在太阳能、风能、动力汽车、电动车等领域的应用。

作为另一种新型的储能器件，超级电容器因其具有功率密度高、静电容量高且比锂离子二次电池具有更长的循环寿命，其在很多领域已取得了很广泛的应用，且由于其具有功率密度高、充放电速度快、循环寿命长等优点，在新能源汽车、太阳能、风能等领域有望得到更为广泛的应用；但由于其能量密度低，很难进行持续放电，因此，限制了超级电容器的应用。

由于上述储能器件各自所存在的很难克服的技术缺陷，人们希望有一种新型储能器件能结合锂离子二次电池和超级电容器所存在的优点，而克服其各自的技术缺陷；于是，人们开发出了一种新型储能组件，该储能组件通过使锂离子二次电池单体和超级电容器相连，然后通过电源管理系统对其进行管理，其很好的使锂离子二次电池和超级电容器的优点得到有效的发挥，但其制造成本较高，且并没有从根本上解决锂离子二次电池和超级电容器所存在的技术缺陷。

为了从根本上解决解决锂离子二次电池和超级电容器所存在的技术缺陷，且使二者的优点得到更好的发挥，人们开发出了锂离子电容器，该锂离子电容器的负极一般采用碳材料，正极采用活性炭，为了提高锂离子电容器的能量密度，通常对负极的碳材料掺杂锂离子或通过电化学方法使其吸附锂离子，使负极电位下降，由于吸附锂离子的负极的电位低于正极所使用的活性碳，因此，其与正极活性碳组合而形成的电容器耐压性提高，并且负极的容量远大于正极容量，锂离子电容器的能量密度得到了提高；锂离子电容器虽然有效的结合了锂离子二次电池和超级电容器的的优点，具有高能量密度、高输出特性等优点，但在使用过程中发现，其等效串联内阻较大，且在锂离子电容器反复充放电过程中，锂离子很容易在正极表面析出，进而形成枝晶，导致锂离子电容器内部短路。

为此，于2008年8月27日公开的中国发明专利申请公开CN101253588A公开了一种锂离子电容器，该专利文献通过使锂离子电容器的正极面积小于负极面积，试图解决锂离子电容器正极表面析锂而导致锂离子电容器内部短路问题，但在实践中发现，由于其正负级的涂覆层包覆了整个集流体，当在集流体上焊接正负极端子时，通常需要刮去部分涂覆层才可进行，因此，其加工工艺复杂，制造成本较高；且该种结构的锂离子电容器的正负极端子通常采用超声焊焊接数个点进行，由于该数个点多为直线排列，且与正负极极片接触内阻较大，进而使得锂离子电容器的能量密度降低，使用过程中发热量增加，进而使锂离子电容器的整体寿命降低。

因此，基于传统技术锂离子电容器中所存在的加工工艺复杂、内阻大、锂离子电容器正极表面析锂而导致锂离子电容器内部短路等诸多问题，有必要对该锂离子电容器结构进行改进。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种锂离子电容器，其能有效避免因锂离子电容器正极表面析锂而导致的锂离子电容器内部短路的缺陷。

针对现有技术存在的问题，本发明的另一目的在于一种锂离子电容器，其能简化结构和加工工艺。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种锂离子电容器，包括：电解液，为含有锂离子化合物的有机溶液；以及芯子，浸渍有所述电解液。其中，所述芯子包括：正极，所述正极包括正极集流体和形成在所述正极集流体的表面上的正极涂覆层；负极，所述负极包括负极集流体和形成在所述负极集流体的表面上的负极涂覆层，所述负极涂覆层含有能够可逆掺杂锂离子的物质，在所述芯子中，所述负极涂覆层和所述正极涂覆层相对向设置；隔膜，设置在所述正极和所述负极之间。其中，所述正极集流体的面积大于所述正极涂覆层的面积，而且所述正极集流体包括在靠近所述正极集流体的边缘处形成的未涂覆有所述正极涂覆层的第一金属区；所述负极集流体的面积大于所述负极涂覆层的面积，而且所述负极集流体包括在靠近所述负极集流体的边缘处形成的未涂覆有所述负极涂覆层的第二金属区；所述负极涂覆层的面积大于所述正极涂覆层的面积，在所述芯子中所述负极涂覆层的面积覆盖所述正极涂覆层的面积，而且在所述芯子中所述负极涂覆层将所述正极涂覆层包含于所述负极涂覆层内侧；所述隔膜的面积大于所述负极涂覆层的面积，且在所述芯子中所述隔膜的面积覆盖所述负极涂覆层的面积。