[发明专利]一种叠片式复合型电池

说明书

本发明实施例提出一种叠片式复合型电池，包括锂离子电池叠片单元和超级电容器叠片单元，锂离子电池叠片单元包括能够用于锂离子电池的正极片、负极片和隔膜，超级电容器叠片单元包括能够用于超级电容器的正极片、负极片和隔膜；所述复合型电池的两个最外层均选自一侧涂覆有正极材料的正极片和一侧涂覆有负极材料的负极片中的一个；每个所述超级电容器叠片单元中，超级电容器正极材料的活性物质和超级电容器负极材料的活性物质相同。该复合型电池兼具锂离子电池和超级电容器的优点，功率密度大。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种叠片式复合型电池。

背景技术

近年来，随着电动汽车、电动自行车、大功率启停设备等领域的兴起和发展，对于兼具高能量密度和高功率密度电源的需求越来越大。锂离子电池具有比能量大、工作电压高、环境友好、无记忆效应等优点，但其功率密度往往只有超级电容器电池的几分之一甚至十分之一不到，以及较低温度下容量发挥率较低的问题。

与此相反，超级电容器电池，具有充放电时间短，充电1秒～10分钟可达到其额定容量的95％以上；超低温特性好，正常使用温度范围宽-40℃～+70℃；大电流放电能力强，功率密度高达300-10000W/Kg相当于锂离子电池的数倍甚至数十倍等特点。现在，超级电容广泛地应用在大电流、数据备份、混合动力汽车等领域。但同时其存在能量密度不高，只有锂离子电池几分之一甚至十分之一不到的能量密度，严重地限制了其在诸多对能量密度有较高要求的领域的应用。

因此，发展一种兼具锂离子电池和超级电容器优点，同时具有功率和能量密度高、倍率特性好、循环效率高、使用寿命长、单位功率成本低等优点的复合型电池，对工业的应用和发展有着至关重要的作用。

发明内容

本发明的目的是制备兼具锂离子电池和超级电容器优点的新型电池。

发明人经过研究发现，利用锂离子电池用正极片与超级电容器用正极片的组合，再与负极片组合使用，以形成可提供不同锂离子电池性质和超级电容器性质的预定组合的复合型电池。锂离子电池用正极片和超级电容器用正极片的这种组合可以通过简单的锂离子电池用正极片和超级电容器用正极片数量的变换进行调整，以实现在复合型电池中产生不同质量能量密度(Wh/kg)和质量功率密度(W/kg)，这种复合型电池能更好地适应不同环境的使用，兼具了锂离子电池的高能量密度和超级电容器的高功率密度特点，同时采用单侧涂覆电极材料的正极片或负极片作为复合型电池的最外层正极片或负极片时，能够提高能量密度，并且采用对称型超级电容器时，在能量密度相同时，具有更高的功率密度。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种叠片式复合型电池，包括锂离子电池叠片单元和超级电容器叠片单元，锂离子电池叠片单元包括能够用于锂离子电池的正极片、负极片和隔膜，超级电容器叠片单元包括能够用于超级电容器的正极片、负极片和隔膜；所述复合型电池的两个最外层均选自一侧涂覆有正极材料的正极片和一侧涂覆有负极材料的负极片中的一个；每个所述超级电容器叠片单元中，超级电容器正极材料的活性物质和超级电容器负极材料的活性物质相同。

进一步，所述能够用于超级电容器的正极片选自下述正极片：

第一正极片，所述第一正极片包括第一正极集流体和在第一正极集流体的两侧表面上设置的超级电容器正极材料；

第三正极片，所述第三正极片包括第三正极集流体，在第三正极集流体的第一表面设置的锂离子电池正极材料，以及在第三正极集流体的与第一表面相对的第二表面设置的超级电容器正极材料；

第四正极片，所述第四正极片包括第四正极集流体和在第四正极集流体的一侧表面上设置的超级电容器正极材料。

进一步，所述能够用于超级电容器的负极片选自下述负极片：

第三负极片，所述第三负极片包括第三负极集流体和在第三负极集流体的两侧表面上设置的超级电容器负极材料；