[发明专利]一种超级电容电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种超级电容电池及其制备方法。

背景技术

随着社会经济的发展，人们对于绿色能源和生态环境越来越关注，电化学超级电容器与锂离子电池作为储能器件因其无可替代的优越性，越来越受到广泛重视。

电化学超级电容器是近年来发展的一种新型能量储存装置，根据储能原理有双电层电容器和法拉第准电容器两种类型，化学电池是通过电化学反应，产生法拉第电荷转移来储存电荷的，其能量密度高，但是功率密度低，循环寿命短（约1000次）；超级电容器的电荷储存发生在电极、电解质的形成的双电层上以及在电极表面进行欠电位沉积、电化学吸附、脱附和氧化还原产生的电荷的迁移，其特点是功率密度高，循环寿命长（约100000次），但是能量密度低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于，提供一种超级电容电池，该电池将锂离子电池与超级电容器的优点结合，同时具有锂离子电池的高能量密度与超级电容器的高功率密度及长循环寿命。

本发明的目的之二是提供所述超级电容电池的制备方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种超级电容电池，包括外壳、正极、负极、电解液及介于正负极之间的隔膜；所述正极材料包括含钒含锂化合物、活性炭、导电添加剂与粘结剂；所述负极材料包括含锂化合物、活性炭、导电添加剂与粘结剂。

较佳地，所述正极材料包括按质量百分比计算的含锂化合物10％～90％、活性炭0.5％～90％、导电添加剂0.5％～15％和粘结剂0.5％-15％。

较佳地，所述含钒含锂化合物为磷酸钒锂（Li₃V₂(PO₄)₃）、氟磷酸钒锂(LiVPO₄F)、钒酸锂(Li_1+zV₃O₈)、掺杂元素X的磷酸钒锂、掺杂元素X的氟磷酸钒锂或的掺杂元素X的钒酸锂。

较佳地，所述的掺杂元素X为：Na、K、Mg、Ga、Ba、B、Al、In、S、Se、Si、F、Cl、Ti、Mn、Fe、Co、Ni中的至少一种。

较佳地，所述正极材料包括按质量百分比计算的含锂化合物10％～90％、活性炭0.5％～90％、导电添加剂0.5％～15％和粘结剂0.5％～15％。

较佳地，所述含锂化合物为钛酸锌锂（Li₂ZnTi₃O₈）或含有掺杂元素Y的钛酸锌锂（Li₂ZnTi₃O₈）。

较佳地，所述的掺杂元素Y为：Na、K、Mg、Ga、Ba、B、Al、In、S、Se、Si、F、Cl、Ti、Mn、Fe、Co、Ni中的至少一种。

较佳地，所述的导电添加剂为SP、超导炭黑、科琴黑、导电石墨、碳纳米管、石墨烯中的至少一种。

较佳地，所述的粘结剂为水性粘结剂(W811、W812、LA132等)或油性粘结剂（PVDF，PTFE等）中的至少一种。其中，W811、W812水性粘结胶为聚烯烃类化合物，是一种高分子量的粘接剂，产品为白色乳胶状，是一种无毒无害的环保新型材料；LA132是一种以水为分散介质的环保型电极材料粘合剂，使用时无须添加增稠剂和有机溶剂，可有效避免锂离子电池生产中溶剂型粘合剂污染环境和安全性差等问题。它们完全可以取代NMP和PVDF，由于用水取代了NMP，减少了在涂布过程中NMP挥发对空气造成的污染；同时由于以水为溶剂极大地降低了使用NMP造成的成本压力，减少了电池在制程中对温湿度的要求。可在正常空气环境中进行配料、涂布、扎膜、分切、卷绕操作。粘结胶制作的浆料涂布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。

制备所述超级电容电池的方法，包括如下制备步骤：

A.正极的制作：先将所述量的含钒含锂化合物、活性炭、导电添加剂与粘结剂混合调成浆料，然后涂布在打孔铝箔集流体上，依次经烘干、辊压、裁片、真空干燥制成正极极片；

B.负极的制作：先将所述量的含锂化合物、活性炭、导电添加剂与粘结剂混合调成浆料，然后涂布在打孔铜箔集流体上，依次经烘干、辊压、裁片、真空干燥制成负极极片；

C.将模切好的正极极片、隔膜、负极极片进行叠片组装后放入冲好的铝塑膜中干燥；然后注液、封口、化成即制得所述超级电容电池。