[发明专利]具有复合电极结构的储能电芯及电芯预嵌锂的方法

权利要求书

1.一种具有复合电极结构的储能电芯，其特征在于，所述电芯包括：隔膜、多个复合正极片和多个复合负极片，所述隔膜设置于所述复合正极片和所述复合负极片之间，所述隔膜、各所述复合正极片和所述复合负极片叠落在一起形成层叠结构的电芯或卷绕形成卷绕结构的电芯；

所述复合正极片包括至少两层不同正极材料层和至少一层多孔正极集流体层，所述多孔正极集流体层设置于两层所述正极材料层之间；

所述复合负极片包括至少两层负极材料层和至少一层多孔负极集流体层，所述多孔负极集流体层设置于两层所述负极材料层之间。

2.根据权利要求1所述的具有复合电极结构的储能电芯，其特征在于，所述正极材料层为电池型正极材料层、电容型正极材料层或电池电容混合型正极材料层。

3.根据权利要求2所述的具有复合电极结构的储能电芯，其特征在于，所述负极材料层为电池型负极材料层、电容型负极材料层或电池电容混合型负极材料层。

4.根据权利要求3所述的具有复合电极结构的储能电芯，其特征在于，所述电池型正极材料的材料为磷酸铁锂、钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、高锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸锰锂、磷酸钒锂、硅酸锂、硅酸铁锂、富锂锰基固溶体、硫酸盐化合物、钛硫化合物、钼硫化合物、铁硫化合物、掺杂锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂钛氧化物、锂钒氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴氧化物、锂镍铝氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂铁镍锰氧化物中的至少一种；

所述电池型负极材料层的材料为锂合金、铝基合金、硅基合金、锡基合金、硅碳复合材料、氧化亚硅复合材料、纳米晶硅、锂钛氧化物、锂硅氧化物、钛酸锂、金属锂和石墨、软碳、硬炭中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的具有复合电极结构的储能电芯，其特征在于，所述电容型正极材料层的材料为活性炭、石墨烯、多孔炭中的至少一种；

所述电容型负极材料层的材料为活性炭、石墨烯、多孔炭中的至少一种。

6.根据权利要求3所述的具有复合电极结构的储能电芯，其特征在于，所述电池电容型正极材料层的材料为至少一种电池型正极材料和至少一种电容型正极材料的混合材料；

所述电池电容型负极材料层的材料为至少一种电池型负极材料和至少一种电容型负极材料的混合材料。

7.根据权利要求1所述的具有复合电极结构的储能电芯，其特征在于，所述多孔正极集流体层和所述多孔负极集流体层的厚度均为0.01～100μm；所述多孔正极集流体层和所述多孔负极集流体层均设有通孔，所述通孔开孔率为2％～30％，所述通孔的平均孔径为0.001～500μm。

8.根据权利要求1所述的具有复合电极结构的储能电芯，其特征在于，所述复合正极片的厚度为100～1500μm，所述复合负极片的厚度为50～1200μm。

9.根据权利要求1所述的具有复合电极结构的储能电芯，其特征在于，所述层叠结构的电芯两个表面的外层为所述复合负极片，所述层叠结构的电芯两个表面外层的复合负极片背向电芯一侧为裸露多孔负极集流体层。

10.根据权利要求1所述的具有复合电极结构的储能电芯，其特征在于，所述卷绕结构的电芯表面的外层为所述复合负极片，所述卷绕结构的电芯表面外层的复合负极片至少一层多孔负极集流体沿伸引出，包裹在所述卷绕结构电芯的外侧。

11.一种具有复合电极结构的储能电芯预嵌锂的方法，其特征在于，所述预嵌锂方法包括：

制备电芯，根据具有复合电极结构的储能电芯制作电芯；

制备锂片，根据所述电芯所需预嵌锂量，制备锂片，所述预嵌锂量为复合负极片首周放电容量的20～100％；

放置锂片，所述锂片和电芯外侧复合负极片中的多孔负极集流体层连接；

电芯入壳，电芯设置锂片后，通过绝缘耐电解液材料层将电芯和锂片包裹在一起，然后放置到壳体内；

注入电解液，并完成壳体密封；

静置，将入壳的电芯放置在30～50℃环境温度1～240h，完成复合电极储能电芯的预嵌锂。