[发明专利]一种超低温电池电容及其制备

说明书

本发明涉及一种超低温电池电容及其制备方法，属于新能源储能技术领域。本发明的电容电池包括正极片、负极片、低温电解液，正极片上涂覆的正极材料由纳米级锂电活性物质、纳米级多孔碳材料、正极粘结剂和正极导电剂复配制成，负极片上涂覆的负极材料由石墨和纳米级多孔碳复合材料、负极粘结剂和负极导电剂复配制成，低温电解液由多元溶剂、复合电解质盐和添加剂复配制成。本发明的电池电容可在‑40℃下工作，低温充放电效率高，低温倍率性能和循环稳定性好，同时不影响其高温性能，在制备过程中，严格控制水分、表面官能团，有效提高电池电容在低温下的充放电效率和循环寿命。

技术领域

本发明涉及新能源储能技术领域，具体涉及一种超低温电池电容及其制备。

背景技术

超级电容和锂离子电池具有各自突出的优点以及局限性，超级电容较锂离子电池充放电速度快、效率高、耐充，并且耐低温，最低使用温度为-40℃，锂离子电池使用最低温度为-20℃。但是超级电容过快的充放电速度和过高的放电效率导致安全性更难控制，超级电容较低的安全电压，也制约了其应用。在实际应用中，将超级电容和锂离子电池结合起来的并联式或者串联式混合型器件同时具有二者的优点。而混合型电池电容是在锂电的正负极一极或者两极中加入一定比例的电容碳材料，采用这样的混合型电池电容单体较并联式或者串联式混合型器件而言可以减少整个系统所用的超级电容器组，减小体积，降低储能系统的重量，有望应用于电动汽车、电气设备军事和航空航天设施等高能量大功率型的电子产品领域，市场需求巨大，应用前景广阔。

电池电容的低温性能很大程度取决于正负极材料、配比、电解液等性能。电池电容的低温性能直接限制了其应用范围和应用条件，因此研制一种超低温电池电容单体有助于增强环境适应性，增加应用范围。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种超低温电池电容及其制备方法，该电池电容可在-40℃下工作，低温充放电效率高，低温倍率性能和循环稳定性好，同时不影响其高温性能。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种超低温电池电容，包括正极片、负极片、低温电解液，所述正极片上涂覆的正极材料由纳米级锂电活性物质、纳米级多孔碳材料、正极粘结剂和正极导电剂复配制成，所述负极片上涂覆的负极材料由石墨和纳米级多孔碳复合材料、负极粘结剂和负极导电剂复配制成，所述低温电解液由多元溶剂、复合电解质盐和添加剂复配制成。

本发明合理复配电池电容正极、负极和电解液的组分，在不降低电池电容的高温性能的前提下，提高了电池电容的低温充放电效率、低温倍率性能和循环稳定性。本发明电池电容的正极片和负极片的材料中采用了纳米级粒径的锂电活性物质和多孔碳材料，降低了离子扩散路径，减小了锂离子脱嵌距离和离子吸附移动距离，从而提高了电池电容低温下平均放电电位和倍率性能。另外，纳米级多孔碳材料具有比表面积大、导电性好、化学稳定性高等优点，有利于锂离子的扩散和电子传输。其多孔结构扩大了电极和电解液的接触面积，从而增加锂离子嵌入和脱出的活性位点，有利于锂离子的脱嵌，并缩短了电子传导和锂离子扩散的距离，提高了电池的循环稳定性和倍率性能。本发明的电解液采用多元溶剂、复合电解质盐可提高所制得的电容电池的低温使用性能。

作为优选，所述纳米级锂电活性物质、纳米级多孔碳材料、正极粘结剂和正极导电剂的质量比为(10～90):(10～90):(2～10):(1～10)。

作为优选，所述石墨和纳米级多孔碳复合材料、负极粘结剂、负极导电剂的质量比为(80～95):(2～10):(1～10)。