[实用新型]一种卷绕式混合电化学电容器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电化学储能器件，尤其是一种卷绕式混合电化学电容器。

背景技术

随着经济的不断发展，能源、资源与环境等成为社会的焦点问题，寻找清洁、可再生及资源节约型的能源是人类社会十分迫切而非常艰巨的任务。

目前，在能源领域主要有三种类型的储能器件：电池、物理电容器以及电化学电容器（也称超级电容器）。电化学电容器是近些年来发展起来的介于传统物理电容器和电池特性之间的一种新型绿色储能器件，具有快速充放电特性，功率密度大（为普通电池的几十倍以上），循环寿命长（循环次数可达10万次以上）, 使用温度范围宽(在-40℃～75℃之间)。基于这些独特性能，电化学电容器有非常好的应用前景。

根据储能机理的不同，电化学电容器可分为双电层电容器和法拉第准电容器两大类。双电层电容器是利用电极和电解质之间形成的界面双电层电容来存储能量，其电极通常采用具有高比表面积的多孔炭材料。法拉第准电容电容器是指在电极表面或体相中的二维或准二维空间上，电极活性物质进行欠电位沉积，使其发生快速、可逆的化学吸附/ 脱附或氧化/ 还原反应，从而产生比双电层电容器更高的比容量，其电极材料主要是金属氧化物和导电聚合物。

为了同时获得较高的能量密度和功率密度，近年来发展起来一种新型非对称型电化学电容器（也称混合电化学电容器），即电容器的一极是双电层电极，另一极为法拉第准电容电极。非对称型电化学超级电容器综合了两类电化学电容器的优点，可更好地满足实际应用中负载对电源系统的能量密度和功率密度的整体要求。

在各类金属氧化物/碳非对称型电化学电容器中，PbO₂ /C体系，由于材料价格低及PbO₂电极制造技术成熟，非常适合制造大容量型储能器件；同时由于采用硫酸水溶液作为电解质，具有最高的电导率，因此电容器内阻非常低；另外该体系的电化学窗口为2.20~0.80V，仅次于有机体系，非常适合制造高功率型储能器件。

专利200910212790.9公布了胶体铅碳超级电容器，采用二氧化铅平板式正极，碳负极，PVC-SiO₂隔板，硫酸胶体电解质。胶体电解质可以改善电解液分层，减缓硫酸盐化的趋势。专利200910212479.4公布了一种酸性超级电容器，采用二氧化铅平板式正极，碳负极，PE隔板，硫酸电解质。尽管PE隔板具有较低的电阻及较好的抗铅枝晶。但是以上专利，正负极均为板式结构的粉末电极，没有一定的装配压力来抑制正、负极板的膨胀，极板的软化与脱落不可避免，其循环寿命很难得到保证。

专利200910221793.9公布了一种混合电化学电容器，采用二氧化铅平板式正极，碳负极，AGM隔板，硫酸电解质。多层结构的负极板具有较低的等效串联电阻，能量密度高；但正、负极板是依靠AGM隔板的压缩、紧装配来抑制其膨胀，这对于蓄电池仅几百次循环寿命而言是有效的，对电化学电容器几万次循环寿命来说，是远远不够的。专利中卷叠碳负极可以在一定程度上抑制其膨胀，延长寿命。

现有的PbO₂ /C非对称型电化学电容器，功率密度高，能量密度高，性价比高，但其正负极寿命不匹配，即在以100%dod充放电300~400次后，正极由于活性物质软化脱落引起的容量衰减非常明显；碳负极，在经历数千次的循环充放电后，由于铅沉积的因素，引起电极体积膨胀而导致碳材料的脱落，电极容量衰减。因此现有的技术，不能完全体现PbO₂ /C非对称型电化学电容器长寿命的特性，这大大地限制了该电容器的应用范围。

发明内容

本实用新型目的是：提供一种不仅功率密度高，性价比高，而且循环寿命长的卷绕式混合电化学电容器，以便满足电动车与混合动力汽车的辅助储能器件以及太阳能与风能发电站辅助储能器件的要求。

本实用新型的技术方案是：一种卷绕式混合电化学电容器，包括板状正极、板状负极、介于所述板状正极和板状负极之间的隔板及电解液，其特征在于，所述板状正极、隔板和板状负极通过卷绕的方式组成所述卷绕式混合电化学电容器。

优选的，所述板状正极为形成式薄型二氧化铅电极。

优选的，所述板状负极为薄型碳粉末电极。

优选的，所述形成式薄型二氧化铅电极位于正极集流体上。

优选的，所述薄型碳粉末电极位于负极集流体上。

优选的，所述正极集流体为铅板或铅锡合金板。

优选的，所述负极集流体为铅板或铅锡合金板。

优选的，所述铅板或铅锡合金板上有孔。

优选的，所述电解液为胶体电解液。