[发明专利]一种长寿命的电容电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学领域电池，特别是一种长寿命的电容电池。 

背景技术

目前，以绿色、低碳为核心的新一轮能源技术变革方兴未艾，新能源和可再生能源科技创新水平已成为国家和地区核心竞争力的重要体现。世界各国都把发展新能源和可再生能源作为抢占未来经济制高点的重要手段。为调整能源结构、保护环境和应对气候变化，我国提出了到2020年非化石能源消费量要占能源消费总量的15％、单位GDP二氧化碳排放量比2005年降低40％-45％的目标。“十二五”时期，世界经济将迎来加快转型的时期，中国新能源产业将迎来加速发展和布局调整的重要机遇。同时，为转变经济增长方式、增加就业、培育新的能源产业，实现可持续发展，国家正在部署战略性新兴产业，新能源已成为战略性新兴产业的重要内容。 

2006年2月23日公布的《国家中长期科学与技术发展规划纲要(2006～2020年)》第五章前沿技术第15和第16小节中专门提到：(一)高效能源材料技术。重点研究太阳能电池相关材料及其关键技术、燃料电池关键材料技术，高容量储氢材料技术、高效二次电池材料及关键技术、超级电容器关键材料及制备技术，发展高效能源转换与储能材料体系。(二)先进能源技术未来能源技术发展的主要方向是经济、高效、清洁利用和新型能源开发。 

为了认真贯彻落实《可再生能源法》，各级政府积极制定和完善支持新能源和可再生能源发展的政策，大力发展风电，加快发展生物质能、太阳能、水能；深入贯彻落实科学发展观，切实转变经济发展方式，抓住国家大力发展新能源和可再生能源的历史机遇，但是风能、太阳能具有不可控、不稳定、不连续等特征，其不稳定性给电网调峰、调频和调压等带来安全隐患。目前，大多数风电机组仍无法满足接入电网的有功调节、无功补偿和低电压穿越等技术要求，加剧了电网调频、调峰、调压和运行安全控制的矛盾。而解决这个矛盾的方法就是积极发展海量储能技术、智能电网等新技术，而实现这些新技术的基础与具有能量储存功能的电池密不可分。 

众所周知，超级电容器是近年来发展的一种新型能量储存装置。超级电容器是一种清洁储能器件，充电快、寿命长，全寿命期的使用成本低，维护工作少，对环境不产生污染。但是超级电容器具有比能量比较小、自放电大等缺点；化学电池是通过电化学反应，产生法拉第电荷转移来储存电荷的，具有比能量大、自放电小，但有比功率小、充电速度慢、寿命短等缺陷；本专利长寿命的电容电池即是兼取二者优点，克服二者缺点，将超级电容器和二次化学电池有机结合起来，与传统的超级电容器和二次电池相比，长寿命的电容电池的比功率是电池的10倍以上，储存电荷的能力远比超级电容器高，并具有充放电速度快、对环境无污染、循环寿命长、使用的温限范围宽等特点，是本世纪最具有希望的一种新型绿色能源。大型充电电容电池预计将在智能电网、通讯、照明、汽车、农业及建筑机械、产业机械、摩托车及电车等交通设备以及自然能源领域得到普及，据预测市场将会大幅增长。 

本发明既是基于超级电容器长寿命与电池高比能量特性加之反复实验来制作高电容量的长寿命电容电池的。 

发明内容

本发明是通过下列的技术方法来实现的，长寿命的电容电池包括壳体、正极片、负极片、隔膜及电解液，其中正极片是由正极集流体、电容导电涂层、电池正极活性物质层、电极保护层复合而成，负极片是由负极集流体、电容导电涂层、电池负极活性物质层、电极保护层复合构成。其中长寿命的电容电池正极中采用的电池活性物质材料为锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸钒锂、硅酸亚铁锂、镍钴锰酸锂、高铁酸锂、镍锰酸锂中的一种或几种；电容材料为纳米石墨、石墨烯、氧化石墨烯、活性炭、碳纳米管、炭气凝胶中的一种或多种构成；粘结剂选用聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、丙烯酸酯、聚四氟乙烯、海藻酸钠、海藻酸锂、明胶中的一种或几种。长寿命的电容电池负极中有硬碳、天然石墨、人造石墨、钛酸锂、碳硅复合物、碳锡复合物、碳纳米管中的一种或几种。隔膜选用PP、PE或二者复合的多层薄膜，长寿命的电容电池的电解液使用锂盐LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiBF3Cl、LiBOB、LiDOFB、LiC(SO2CF3)3、LiCF3SO3(LiTf)LiN(SO2CF3)2(简称LiTFSI)、LiPF3(C2F5)3(简称LiFAP)溶于有机溶剂电解液、离子液体1-甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺盐、1-甲基-3-乙基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺盐、1-乙基3-甲基咪唑四氟硼酸盐或1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐中的一种或多种。