[发明专利]一种电容电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种电容电池，包括正极、负极，以及置于正负极之间的隔膜和电解液。所述的正极包括正极集流体和涂覆在集流体上的正极材料，正极材料包括正极活性物质、粘结剂和导电剂，其中正极活性物质包括碳和具有氧化还原活性的硫或硫化物的混合物；所述的负极包括负极集流体和涂覆在负极集流体上的负极材料组成，其中负极材料包括负极活性物质、导电剂和粘结剂，其中负极活性物质为硬碳、石墨、硅碳复合物或它们与锂的混合物中的一种或两种以上；电解液包含含硫添加剂。上述电容电池在正极和电解液中加入具有氧化还原反应的活性组分，具有比能量高、工作电压高、功率输出高、安全性高，同时兼具低成本的优点，此外，还提供了一种电容电池的制备方法。

技术领域：

本发明涉及一种电化学储能器件，具体涉及一种电容电池及其制备方法

背景技术：

电化学储能器件在国民经济中显示出越来越重要的影响，电化学电容器和锂离子电池是两种最具代表性的二次电化学储能器件，电化学电容器与双电层电容器相比具有更高的比能量，因此正逐步替代双电层电容器，电化学电容器具有高的功率输入/输出性能、长的循环寿命和优异的低温性能等优点被广泛应用于智能电表、电动工具、电动玩具，以及风光力发电、智能电网、轨道交通、重型机械等领域。锂离子电池属于一种高能量密度的储能器件，比能量远大于电化学电容器，已经广泛用于移动电子设备、电动工具、电动车等领域。可以说这两种储能器件各有优势，适用于不同的应用领域，随着科学技术的发展许多用电器需要综合上述两种储能器件性能的储能器件，但是目前仍没有一种实用的储能技术能够满足这种要求，而是采用将二者外部并联的方式进行组合，如电容器-燃料电池混合储能器件、电容器-锂离子电池混合动力系统等，这种方法除了增加大量额外成本以外，在控制系统上也是非常复杂，运行效率并不理想。因此急需开发一种兼具电化学电容器和锂离子电池性能的电容电池或锂离子电容器。

目前在锂离子电容器领域，主要采用正极活性炭、负极嵌锂碳的技术路线(Technical Report Advanced Capacitors World Summit 2006，Fuji Heavy IndustriesLtd.，2006)，以期增加电池的能量密度。Amatucci等提出了AC作为正极，Li₄Ti₅O₁₂为负极的混合型超级电容器，比能量达到20Wh/kg，5000次循环后容量保持85-90％(J ElectrochemSoc,2001,243:982-992)。目前包括日本FDK、JM Energy、TAIYO YUDEN、东芝等企业都进行了相关产品的开发和应用，但是目前市场化以及报道的结果表明锂离子电容器的比能量小于40Wh/kg。而目前高功率锂离子电池的比功率也可以达到3000-5000Wh/kg，因此锂离子电容器的优势主要是循环寿命，竞争力大大降低。因此需要开发更高比能量的锂离子电容器或电容电池。

发明内容：

本发明的目的之一是提供一种电容电池。

本发明另一目的是提供一种电容电池的制备方法。

本发明专利的技术方案如下：

一种电容电池，包括正极、负极，以及置于正负极之间的隔膜和电解液。其特征在于所述的正极包括正极集流体和涂覆在集流体上的正极材料，正极材料包括正极活性物质、粘结剂和导电剂，其中正极活性物质包括碳和具有氧化还原活性的硫或硫化物的混合物；所述的负极包括负极集流体和涂覆在负极集流体上的负极材料组成，其中负极材料包括负极活性物质、导电剂和粘结剂，其中负极活性物质为硬碳、石墨、硅碳复合物或它们与锂的混合物中的一种或两种以上；所述的电解液包含含硫添加剂；

所述的一种电容电池，碳为活性碳、石墨烯、介孔碳、泡沫碳或它们与金属氧化物复合物中的一种或两种以上混合物；

所述的一种电容电池，正极活性物质碳材料的比表面积为300-3000m²/g；

所述的一种电容电池，硫为升华硫、沉降硫或纳米硫；