[发明专利]一种电化学电容器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源设备领域，更具体地说，涉及一种电化学电容器及其制备方法。

背景技术

目前，中小型风力发电和太阳能发电多采用铅酸电池储能，由于电池循环充放电寿命有限，还不足400次，成为运行费用的主要支出。电化学电容器作为一种新型储能装置，兼顾了电池和传统电容器的优点，在具有较高功率密度的同时，也具有相当的能量密度，同时循环寿命超过10000次，并且清洁无污染，能够有效解决该问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的电池储能效果差的问题，本发明提供一种电化学电容器及其制备方法，通过改善电极的材料、电解液及隔膜实现高储能、低自放电的目的，为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种电化学电容器，包括多个串联或并联的单体电容器；所述单体电容器包括单体壳（或单体套）以及置于所述单体壳中的正极、负极、隔膜和电解液，所述正极与负极均浸入电解液中并通过所述隔膜间隔；所述正极包括正极集电体及附于所述正极集电体表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包含含钴球型氢氧化镍、羰基镍粉、导电炭黑和聚四氟乙烯；所述负极包括负极集电体和附于所述负极集电体表面的负极活性物质层，所述负极活性物质层包含碳纳米管和聚四氟乙烯；所述正极集电体和负极集电体均为镀镍拉毛金属片。

进一步地，所述含钴球型氢氧化镍、羰基镍粉、导电炭黑和聚四氟乙烯(PTFE)的质量比为75：5：10：6；所述碳纳米管和聚四氟乙烯的质量比为95：3。

进一步地，所述镀镍拉毛金属片为镀镍拉毛铝片、镀镍拉毛铝箔、镀镍拉毛铜片、镀镍拉毛铜箔或镀镍拉毛铁片。

进一步地，所述正极活性物质层厚度为0.3-0.5mm，优选厚度为0.3 mm、0.4 mm或0.5mm；所述负极活性物质层的厚度为0.7-0.9mm，优选厚度为0.7 mm、0.8 mm或0.9mm。

进一步地，所述隔膜为经过双向拉伸、Co60辐照接枝改性的聚丙烯隔膜，其孔径均匀，厚度为80-100μm。该聚丙烯隔膜的厚度优选80-90μm。

进一步地，所述电解液为6mol/L的氢氧化钾溶液，所述氢氧化钾溶液中含有微量钴离子和锂离子；其中，所述钴离子和锂离子含量均为3-5ppm。

进一步地，还包括均衡器，每个单体电容器的正极、负极均与所述均衡器的相应端子连接。

进一步地，在所述单体电容器中，所述正极所在的正极区形成的法拉第电容量大于负极所在的负极区形成的双电层电容量。

一种电化学电容器的制备方法，包括以下步骤：

制备正极，将含钴球型氢氧化镍、羰基镍粉、导电炭黑和60wt%聚四氟乙烯(60wt% PTFE)制成浆料，涂压在正极集电体上，刮涂后压至0.3-0.5mm厚，在80-120℃下真空烘干，制成带有正极活性物质层的正极；所述正极集电体为镀镍拉毛金属片；

制备负极，将碳纳米管和60wt%聚四氟乙烯制成浆料，涂在负极集电体上，压至0.7-0.9mm厚，在80-120℃下真空烘干，制成带有负极活性物质层的负极；所述负极集电体均为镀镍拉毛金属片；

组装，将所述正极与负极放置在单体壳内，所述正极与负极用隔膜间隔，灌注电解液后密封，得到单体电容器；将多个单体电容器串联或者并联后装入电容器外壳内，得到电化学电容器。

进一步地，所述含钴球型氢氧化镍、羰基镍粉、导电炭黑和60wt%聚四氟乙烯的质量比为75：5：10：10；所述碳纳米管和60wt%聚四氟乙烯的质量比为95：5；其中，60wt%聚四氟乙烯是指聚四氟乙烯含量60wt%的聚四氟乙烯乳液。

进一步地，所述电解液为6mol/L的氢氧化钾溶液，其中含3-5ppm钴离子和3-5ppm锂离子；所述隔膜采用经双向拉伸后并经过Co60辐照接枝改性得到的聚丙烯隔膜，其厚度为80-100μm。

本发明电化学电容器电容量高、能量密度和功率密度大，自放电低，使用寿命长，具有良好的储能能力，并且制备工艺简单，极适合作为中小型风力发电和太阳能发明的储能装置以及各种电车的牵引动力源。

附图说明

图1是本发明电化学电容器一实施方式的结构示意图；

图2是图1所示电化学电容器中一单体电容器的结构示意图；

图3是图1所示电化学电容器中均衡器的应用示意图。

具体实施方式

本发明目的的实现、功能特点及优点，以下结合实施例、参照附图做进一步说明。