[发明专利]电容-锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及用于直接转变化学能为电能的装置领域，具体为一种电容-锂离子二次电池。

背景技术

目前常用的储电容器有铅酸电池、磷酸铁锂电池和超级电容器等，其中铅酸电池价格相对便宜，但充放电循环只有200～300次，使用寿命较短，性价比不高，且对环境有污染；磷酸铁锂电池充放电循环可达2000～3000次，但价格相对较贵；超级电容器的深度充放电循环可达1万～50万次，但储能密度较低，且价格昂贵，性价比不高。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，提供一种使用寿命长、储能密度高、成本低廉的化学能-电能转化储能装置，本发明公开了一种电容-锂离子二次电池。

本发明通过如下技术方案达到发明目的：

一种电容-锂离子二次电池，包括外壳、正极端子和负极端子，正极端子和负极端子都套设于外壳的壳体上，且正极端子和负极端子之间绝缘，其特征是：还包括隔膜、电解液、正极箔和负极箔，隔膜选用聚丙稀膜、聚乙稀膜、聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯夹层膜、玻璃纤维多孔膜和聚偏氟乙烯-六氟丙烯膜中的至少一种，或者选用以无纺布为基材并在无纺布上涂覆聚偏氟乙烯-六氟丙烯膜构成；隔膜设于外壳的壳体内，隔膜和外壳的内壁之间绝缘，隔膜将外壳的内腔分隔成正极室A和负极室B两个互相隔离的区间；正极室A内和负极室B内都灌注电解液；电解液由有机溶剂、电解质锂盐和添加剂组成，有机溶剂选用碳酸乙稀酯、碳酸丙稀酯、碳酸丁稀酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲内酯、碳酸二乙酯、亚硫酸乙稀酯、亚硫酸丙稀酯、γ-丁内酯、乙酸乙酯和乙腈中的至少一种；电解质锂盐选用LiPF₆、LiBF₄、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₂)、Li(C₂F₅)₃PF₃、Li(C₃F₇)₃PF₃、LiClO₄、LiBOB、LiAsF₆和LiBC₂O₄F₂中的至少一种；添加剂选用环已基苯、亚硫酸亚乙酯、亚硫酸丙烯酯、碳酸亚乙稀酯、碳酸乙烯亚乙酯、硫酸丙烯酯、苯基丙酮、1,4-丁烷磷酸内酯、1,3-丙烷磺酸内酯、4-甲基硫酸亚乙酯、4-甲基亚硫酸亚乙酯、二乙基(氰基甲基)磷酸酯、N,N-二甲基甲酰胺、甲烷二磺酸亚甲酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、4-甲基亚硫酸乙烯酸、亚硫酸丁烯酯、N,N'-甲基三氟酰胺、三(三甲基硅烷)磷酸酯、2,2-二苯丙烷、4-甲基硫酸乙烯酯、联苯、二环已基碳二亚胺、氟代碳酸乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯和碳酸亚乙烯酯中的至少一种；电解液的形态为固态、液态和凝胶态中的任意一种；正极箔设于正极室A内，正极箔由导电层表面涂覆活性层组成，导电层选用铝箔、铝网和不锈钢网中任意一种；活性层由活性材料、导电剂、粘结剂和添加剂均匀混合而成，其中：活性材料选用活性碳粉末、活性碳纤维、碳毡、天然石墨、人造石墨、碳布、碳气凝胶、碳纳米管和石墨烯中的至少一种，或者选用层状结构晶体材料石墨和过渡金属二硫化物中的至少一种，层状结构晶体材料过渡金属二硫化物的通式为MX₂，其中M为ⅣB族～ⅦB族的过渡金属元素，X为S、Se和Te中的任意一种；导电剂选用导电石墨、乙炔黑、中间相碳微球、硬碳、石油焦、碳纳米管、石墨稀、导电碳黑和导电碳纤维中的至少一种；粘结剂和添加剂选用聚四氟乙稀、聚偏氟乙稀、羧甲基纤维素、聚乙稀醇、丙稀酸树酯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；正极箔的导电层通过导线和正极端子连接；负极箔设于负极室B内，负极箔由导电层表面涂覆活性层组成，导电层选用铜箔、铜网和不锈钢网中任意一种；活性层由活性材料、导电剂、粘结剂和添加剂均匀混合而成，其中：活性材料选用活性碳粉末、活性碳纤维、碳毡、天然石墨、人造石墨、硬碳、碳黑、碳布、碳气凝胶、碳纳米管和石墨烯中的至少一种，或者选用层状结构晶体材料石墨和过渡金属二硫化物中的至少一种，过渡金属二硫化物的通式为MX₂，其中M为ⅣB族～ⅦB族的过渡金属元素，X为S、Se和Te中的任意一种，或者选用SnO₂、SnO、PbO、GeO、SiO、PbO₂、GeO₂、Sn₂PBO₆、SnP₂O₇、SnMn_0.5PO₄、Sn₂Fe和SnFe₃C的复合、Li₄Ti₅O₁₂、Li₇MnN₄、Li₃FeN₂、Li_3-xCu_xN、Li_3-xCo_xN、Li_3-xNi_xN的至少一种，其中：Sn₂Fe和SnFe₃C复合时Sn₂Fe和SnFe₃C的质量比为1:2～1:4，Li_3-xCu_xN、Li_3-xCo_xN和Li_3-xNi_xN中的x∈(0,0.6)；导电剂选用导电石墨、乙炔黑、中间相碳微球、硬碳、石油焦、碳纳米管、石墨稀、导电碳黑和导电碳纤维中的至少一种；粘结剂和添加剂选用聚四氟乙稀、聚偏氟乙稀、羧甲基纤维素、聚乙稀醇、丙稀酸树酯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；负极箔的导电层通过导线和负极端子连接。