[发明专利]钙离子双电层电容器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种钙离子双电层电容器及其制备方法，涉及新能源的电池领域，该钙离子双电层电容器，包括正极、负极以及介于所述正极与所述负极之间的隔膜和电解液；所述正极包括用于吸附和脱附阴离子的正极活性材料，所述负极包括用于吸附和脱附钙离子的负极活性材料，所述正极活性材料和所述负极活性材料均为含碳材料。利用该钙离子双电层电容器能够缓解现有技术中双电层电容器的材料价格高，安全性能差的技术问题，达到降低成本和提高电池安全性的技术效果。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体指电池领域，尤其是涉及一种钙离子双电层电容器及其制备方法。

背景技术

双电层电容器是一种具有高功率密度、长循环寿命及其优异快充性能的储能体系，其包括大比表面积的正负极材料、有机电解液以及隔膜。得益于双电层吸附的作用，双电层电容器具有功率密度高、循环寿命长、造价低的优点。目前，双电层电容器通常基于锂离子和钠离子，锂离子、钠离子双电层电容器被认为是优秀的能量存储技术，具有各自的优势。比如，其具有卓越的功率密度，快充性能以及优异的循环使用性能。但是两者也都有缺点，锂在地球上的储量有限且高度活泼，导致现有锂离子电池的价格居高不下，安全性能差；而钠虽然储量很多，但其比锂更加易燃，存在较大的安全隐患。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种钙离子双电层电容器，以缓解现有技术中双电层电容器的材料价格高，安全性能差的技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种上述钙离子双电层电容器的制备方法，该制备方法具有工艺流程简单且适合工业化生产的优点。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种钙离子双电层电容器，包括正极、负极以及介于所述正极与所述负极之间的隔膜和电解液；所述正极包括用于吸附和脱附阴离子的正极活性材料，所述负极包括用于吸附和脱附钙离子的负极活性材料，所述正极活性材料和所述负极活性材料均为含碳材料。

进一步的，所述含碳材料包括活性炭、石墨烯、中间相碳微球、三维有序介孔碳球、粉末活性炭、活性炭纤维、活性炭毡、活性炭布、模板骨架碳、碳化物衍生炭、碳纳米管、炭气凝胶、玻态炭、纳米木炭或炭泡沫中的任一种或至少两种的组合。

进一步的，所述正极包括正极集流体和正极材料，按重量百分比计，所述正极材料包括60-95％的正极活性材料、5-30％的导电剂和5-10％粘结剂。

进一步的，所述正极集流体包括金属箔片；

优选地，所述金属箔片中的金属选自铝、铜、锡、锌、铅、锑、镉、金、铋或锗中的任意一种或至少任一种的合金或至少包括任意一种金属的复合材料。

进一步的，所述负极包括负极集流体和负极材料，按重量百分比计，所述负极材料包括60-95％的负极活性材料、5-30％的导电剂和5-10％粘结剂。

进一步的，所述负极集流体包括金属箔片；

优选地，所述金属箔片中的金属选自铝、铜、锡、锌、铅、锑、镉、金、铋或锗中的任意一种或至少任一种的合金或至少包括任意一种金属的复合材料。

进一步的，所述导电剂包括导电炭黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、导电碳纤维、石墨烯或还原氧化石墨烯中的任一种或至少两种的组合。

进一步的，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、SBR橡胶或聚烯烃类中的任一种或至少两种的组合。

进一步的，所述隔膜包括多孔聚丙烯薄膜、多孔聚乙烯薄膜、多孔复合聚合物薄膜、玻璃纤维纸或多孔陶瓷隔膜中的任一种或至少两种的组合。

进一步的，所述电解液包括电解质和非水溶剂，所述电解质的浓度为0.1-10mol/L，优选为0.1-2mol/L；