一種兼具鋅離子電池和超級電容器的混合儲能器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種兼具鋅離子電池和超級電容器的混合儲能器件，包括芯體、電解質(zhì)和殼體，芯體是由正極、負(fù)極、置于二者之間的隔膜組成，正負(fù)極分別是由活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑粘附在集流體上制成。正極活性物質(zhì)有二種，第一正極活性物質(zhì)為復(fù)合金屬氧化物，第二種正極活性物質(zhì)為能夠進(jìn)行離子可逆吸附的炭材料；負(fù)極活性物質(zhì)有二種，第一種負(fù)極活性物質(zhì)為鋅，第二種負(fù)極活性物質(zhì)為能夠進(jìn)行離子可逆吸附的炭材料，電解液是由鋅鹽與去離子水組成。所用的復(fù)合金屬氧化物制備工藝簡單，環(huán)境友好。
【專利說明】一種兼具鋅離子電池和超級電容器的混合儲能器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種兼具鋅離子電池和超級電容器的混合儲能器件，屬于電池和超級電容器【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]節(jié)能及新能源汽車的不斷發(fā)展，促進(jìn)了鋰離子電池、燃料電池、超級電容器、金屬空氣電池等動(dòng)力電源技術(shù)的不斷提升。然而，目前所用的動(dòng)力電源能量密度較低，汽車?yán)m(xù)駛里程短；功率密度較小，汽車啟動(dòng)、爬坡及加速性能差；重量體積大，安裝不便；使用壽命短，不能與整車相同；成本較高，整車綜合成本居高不下；工作溫度范圍窄，適應(yīng)差；充電時(shí)間長，配套設(shè)施投入大。 這些原因阻礙了動(dòng)力電源在節(jié)能及新能源汽車上的大規(guī)模應(yīng)用。
[0003]近年來，人們一方面開發(fā)新體系電池，提升原有電池性能；另一方面，將功率特性、能量特性明顯的動(dòng)力電池內(nèi)/外匹配組合起來使用，滿足節(jié)能及新能源汽車的使用要求。例如，將鋰離子電池與超級電容器通過外部管理系統(tǒng)組成復(fù)合電源，作為汽車的動(dòng)力源，超級電容器可以在啟動(dòng)、加速、爬坡等大功率輸出工況工作，鋰離子電池提供汽車的續(xù)駛里程所需動(dòng)力，二者的組合，提高了汽車的動(dòng)力性能，延長了電池的使用壽命；而內(nèi)部結(jié)合，是將某一種動(dòng)力電池的特征元素與另外一種動(dòng)力電池的特征元素，通過體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在同一單體內(nèi)融合，使其兼具兩種動(dòng)力電池的特征，實(shí)現(xiàn)功率密度、能量密度的提高，例如，將具有鋰離子嵌脫的石墨材料與形成雙電層的活性炭融合在一起，制成鋰離子電容器，通過鋰離子的“扶搖椅”傳輸進(jìn)行儲能。
[0004]與鋰離子電池類似，新近出現(xiàn)的鋅離子電池，作為一種新型的可充電二次電池，也具有“扶搖椅”式儲能特點(diǎn)。充電時(shí)，鋅離子從正極脫出，經(jīng)過電解液，在負(fù)極沉積?’放電時(shí)，負(fù)極鋅溶解為鋅離子，經(jīng)過電解液，嵌入到氧化猛正極材料中(Angew.Chem.1nt.Ed.2012，51，933 - 935)，其反應(yīng)機(jī)理如下:
jrZn2+ + 2xe — + MnO2 I Zn JVInO2
Zn I Zn2+ + 2e
申請?zhí)?200910106650.3，申請?zhí)?200910036704.3，申請?zhí)?200910179722.7，申請?zhí)?200910205640.5，申請?zhí)?200910188791.4，申請?zhí)?200910188792.9，申請?zhí)?00910238912.1的中國專利報(bào)道了鋅離子電池及其制備方法。鋅離子電池的發(fā)展，為超級電容器的發(fā)展提供了新的結(jié)合點(diǎn)。
[0005]超級電容器是一種介于電池與普通電容之間的儲能器件，按照儲能機(jī)理可以分為雙電層電容器和電化學(xué)電容器，雙電層電容器依靠正負(fù)極的碳材料可逆吸附離子進(jìn)行儲能，電化學(xué)電容器除了具有雙電層儲能外，還存在氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生部分贗電容，比能量大幅提高。將目前已有的電池材料與活性炭組合，開發(fā)混合型電化學(xué)電容器是超級電容器發(fā)展的一個(gè)重要方向。
[0006]1997年俄羅斯的ESMA公司將水系A(chǔ)C/Ni (OH)2超級電容器成功用于汽車動(dòng)力系統(tǒng)，為電池與超級電容器混合儲能器件的快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。日本的JM Energy、旭化成、NEC-TOKIN、ACT、帝客、FDK、太陽誘電、日立化成等研究開發(fā)鋰離子電容器，部分已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化，日本富士重工業(yè)株式會(huì)社(
【發(fā)明者】榮常如, 韓金磊, 陳書禮, 張克金, 魏曉川, 王丹 申請人:中國第一汽車股份有限公司