[发明专利]一种高电压电化学电容器、制备方法及其储能模组

说明书

本发明涉及一种高电压电化学电容器、制备方法及其储能模组。该高电压电化学电容器包括：端面正极、端面负极、位于所述端面正极和所述端面负极之间的若干个双极性电极、所述双极性电极之间的隔离层、以及电解质；所述双极性电极包括正极膜、负极膜以及双极性集流体；所述双极性集流体设于所述正极膜以及所述负极膜之间；所述电解质设于所述端面电极和所述双极性电极之间以及相邻的两个所述双极性电极之间，所述双极性电极两侧的电解质不连通；所述端面电极包括端面正极以及端面负极，所述端面正极包括端面正极集流体，所述端面负极包括端面负极集流体。采用本发明所提供的高电压电化学电容器、制备方法及其储能模组能够提高电化学电容器的性能。

技术领域

本发明涉及高电压电化学电容器制备领域，特别是涉及一种高电压电化学电容器、制备方法及其储能模组。

背景技术

电化学电容器作为一种新型功率型器件，具有高功率密度、长寿命、高安全和宽工作温度范围等优点，不仅是对现有的储能器件锂离子电池、传统电容器产业的有益补充，还将在汽车启停系统、新能源汽车、轨道交通、智能电网、电网调频、瞬时电压补偿、AGV(自动引导式运输车)、节能电梯、军工等众多领域得到了广泛的应用。

电化学电容器包括：(a)双电层电容器：双电层电容器采用高比表面积材料作为电极主要材料，通过极化电解液形成双电层来储能的一类超级电容器；(b)锂离子电容器：一极是双电层电容性材料(如活性炭等)、另一极是电池型可储锂材料(如石墨、软碳、硬碳、钛酸锂等)；(c)电池型电容器：正极为电池性材料(如磷酸铁锂、镍钴锰三元、镍钴铝三元、锰酸锂等)和双电层电容性材料组成的复合电极，负极为电池型可储锂材料。

电化学电容器单体电压一般仅2～4V，而在实际应用时通常需要数百到上千只电化学电容器串联使用，外部串联单体的方式对于电化学电容器的一致性有很高的要求，而且外部电气连接会使串联系统连接电阻增大、制作成本增加、结构复杂、安全性和可靠性降低。另外，传统电化学电容器结构通常为方形硬壳、方形软包、或者为圆筒形、圆柱形，电化学电容器的结构均采用电极片内部并联然后通过极耳引出的方式进行集流，其电流传输方式均为电极片通过极耳与外部汇流结构交互传输，这种电流传输方式会导致电化学电容器内部极片在靠近极耳位置和远离极耳位置的电流密度存在差异，作为高功率储能器件，电化学电容器在长时间大倍率工作时上述差异会有明显的加剧，单体内部不同区域的电化学反应已经开始不均匀，严重影响电化学电容器的性能(如容量、倍率、寿命、安全性以及可靠性等)。

发明内容

本发明的目的是提供一种高电压电化学电容器、制备方法及其储能模组，以解决现有的高电压电化学电容器结构采用极耳与外部汇流结构这一连接方式，导致电化学电容器内部极片在靠近极耳位置和远离极耳位置的电流密度和温度分布差异大、传统电极结构电子不能垂直流动，严重影响电化学电容器的性能的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种高电压电化学电容器，包括：端面正极、端面负极、位于所述端面正极和所述端面负极之间的若干个双极性电极以及所述双极性电极之间的电解质；

所述双极性电极包括正极膜、负极膜以及双极性集流体；所述双极性集流体设于所述正极膜以及所述负极膜之间；

所述电解质设于所述端面电极和所述双极性电极之间以及相邻的两个所述双极性电极之间，所述双极性电极两侧的电解质不连通；所述端面电极包括端面正极以及端面负极，所述端面正极包括端面正极集流体和正极膜，所述端面负极包括端面负极集流体和负极膜。

可选的，所述双极性电极的正极侧和所述端面正极上设有一层预锂化膜；

所述预锂化膜层叠复合在所述正极膜上，所述正极膜的另一侧层叠复合在所述双极性集流体以及所述端面正极集流体上；

或者，所述预锂化膜夹杂在两层所述正极膜中间，组成三明治结构，所述预锂化膜层叠复合在所述双极性集流体以及所述端面正极集流体上；