[发明专利]一种电能储能薄膜及其制备方法、电能储能装置

说明书

技术领域

本发明涉及能源领域，特别是涉及一种电能储能薄膜及其制备方法、电能储能装置。

背景技术

电能储能装置作为一种可供选择的能源备电解决方案，其广泛应用于不间断电源设备（UPS）供电，其作为功率型电源也应用于通信电子器件领域以及如调速轮、混合动力车等运输领域。由于气候变化和能源短缺，电力能源储存和管理正成为急需解决的问题。因此，人们越来越多的认识到传统能源对环境的负面影响，由此推动着人们不断寻求可替代的绿色可持续能源。

目前的储能技术主要依靠于铅酸电池、镉镍电池、氢镍电池和锂离子电池等二次电池，这些二次电池通常由正极、负极、隔膜、壳体以及含有离子导电介质的电解液组成。这类储能技术建立在包含电解液的复杂构造基础之上，因此存在生产规模难以按比例放大和造价高昂的问题，以及存在电解液泄露的隐患，可能对环境造成污染破坏。

超级电容器（又叫双电层电容器）是一种新型电能储能装置，由一对可极化电极和电解液组成，其充放电原理为：当在两个电极上施加电场后，电解液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移，在电极与电解液接触的界面形成双电层；当撤销电场后，电极上的正、负电荷与电解液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定，在正、负极之间产生相对稳定的电位差；当将两极与外电路连通时，电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流，电解液中的离子迁移到电解液中成电中性。尽管超级电容器在电容量等方面已经相对其他二次电池有了显著的进步，但其仍然不够满足大功率瞬间放电领域和备电领域的应用要求。这是因为，超级电容器的电容量大小于双电层区域面积的大小成正比（非双电层区域的那些无序的没计划的电荷是不参加储能的），而该双电层区域面积即电极与电解液接触的界面大小有限并且双电层区域很薄，因此，双电层区域能够储存的电量受到一定的限制。

鉴于此，尽早开发新型的构造简单、造价低廉、绿色环保并且储能高效的电能储能装置及相关结构材料显得十分重要。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例第一方面提供了一种电能储能薄膜，其可以在无电解液存在的情况下直接与集流体组成电能储能装置使用，单位面积电荷存储量高、绿色环保，成本低廉，可适于大规模生产。本发明实施例第二方面提供了所述电能储能薄膜的制备方法。本发明实施例第三方面提供了包含所述电能储能薄膜的电能储能装置，该电能储能装置结构简单，可适于大规模生产。

第一方面，本发明实施例提供了一种电能储能薄膜，所述电能储能薄膜以聚间氨基苯磺酸锂为骨架，按重量份数比计，包括：聚间氨基苯磺酸锂110~120份，增稠剂1~15份，以及粘结剂1~15份。

所述电能储能薄膜为纳米线状材料，以聚间氨基苯磺酸锂为骨架，辅助适量的增稠剂和粘结剂为成膜材料，具有良好的韧性和柔性，可后续加工为各种形貌（比如卷曲和拉伸等）。

所述聚间氨基苯磺酸锂（Poly-m-aminobenzenesulfonic lithium，缩写为P-m-ABSA^-:Li⁺）可由间氨基苯磺酸（m-aminobenzenesulfonic acid，缩写为m-ABSA）与锂化合物（例如LiOH、LiClO₄和Li₂CO₃）通过电化学聚合方法聚合形成。

优选地，所述增稠剂为聚丙烯酸（PAA）或羧甲基纤维素钠（CMC）。

优选地，所述粘结剂为聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯（PE）、羧丙基甲基纤维素（HPMC）、丁苯橡胶乳（SBR）、聚乙烯醇（PVA）或聚氧化乙烯（PEO）。

优选地，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP）。

优选地，按重量份数比计，所述电能储能薄膜包括：聚间氨基苯磺酸锂115份，增稠剂10份，粘结剂10份。

优选地，所述电能储能薄膜的厚度为0.10～0.15mm。

所述一种电能储能薄膜按照本发明实施例第二方面提供的制备方法制得。