[发明专利]非对称稀土电容电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及非对称稀土电容电池的制备方法，属于水系动力电池技术领域。

背景技术

进入21世纪以来，节能减排的呼吁日趋高涨，世界经济的稳定增长和人类社会的可持续发展，也迫切需要发展新型能源和改进能源利用方式。电容电池因具有合理的能量密度和适当的功率密度、工作温度范围宽、循环寿命长等优点，在便携式电器、电动车、混合电动车、直流电源等方面具有广阔的应用前景。因此，电容电池的研究成为发展节能与新能源产业的国家的一大重点。

超级电容器因具有比功率高、循环寿命长、使用温度范围宽等优点，而成为一种新型的绿色储能器件，根据储能机理不同，超级电容器可以分为双电层电容器、赝电容器和混合超级电容器。混合超级电容器正极发生氧化还原反应，负极仅发生离子、电子或偶极子的嵌入与脱出，在能量密度方面，通常较双电层电容器、赝电容器高。为了进一步提高能量密度，提高单体工作电压，将水系电解质更换为有机电解质，但存在有机电解质易燃烧的安全隐患，大型电容器领域倾向于采用无机电解质的水系电容器，安全系数更高，但能量密度仍较低。

化学电源主要是铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池，与电容器相比，均具有比能量密度大的优点，但普遍存在大电流性能稍差、寿命较短的缺陷。由于化学电源和电容器各自的特点不同，单独使用很难满足电动汽车的兼高功率密度和高能量密度的要求，而通过外在有机组合又存在控制系统复杂、维修繁琐的缺陷。因此，化学电源与超级电容器各自的优点如何通过内在的结合制备出兼具能量密度和功率密度的新型电源，将是一大突破。

目前，铅酸电池中添加电容器材料（如活性炭），制备铅酸超级电池（专利号CN102064319A），大幅度延长了铅酸电池寿命；锂离子电池负极材料部分为电容器材料（如活性炭），制备一种混合超级电容器（专利号CN101699590A），使锂离子电池具有一定的大电流充放电性能；镍氢电池负极集流体上沉积碳材料，制备非对称大动力电容电池（专利号CN102290244A），功率密度得到大幅度提升，但其专利发明的不足分别表现在铅污染、有机电解液易燃烧而存在安全隐患、制备成本高。

现有非对称稀土电容电池的制备方法一般为内在机械组合式的，制造成本高的同时，并没有有效发挥电容器材料与电池材料的协同作用。

现有技术非对称超级电容器的制作工艺流程包括和浆、涂布、干燥、滚压、裁切、焊接等工序。如图1所示，具体将电容器材料、导电剂、粘合剂混合后，单面或双面涂覆在铝箔、铜箔、镀镍钢带或泡沫镍上，经烘干、滚压、裁切、焊接、组装、化成步骤制作成非对称超级电容器。此类制造工艺流程存在极片损耗大、劳动强度高的缺陷。

现有技术方型氢镍电池的制作工艺流程包括和浆、涂浆、水冲洗、烘干、滚压、裁切、极耳焊接等工序。如图2所示，具体将电池材料、导电剂、粘合剂、催化剂混合，双面涂覆在双面毛刺镀镍钢网、镀镍钢带或泡沫镍上，经水冲洗、烘干、收卷、放卷、滚压、裁切、极耳焊接、组装、化成步骤制作成方型氢镍电池。此类制造工艺流程存在污水量大、环保投入大、且周转工序多、需要较多的真空储存柜等不足。

现有技术中极片出来后还需要单独焊接极耳，将基带拉浆后，经过滚压，按照比例裁切成相应尺寸的极片，然后人工周转，进入下一道工序，进行手工或者机器操作，将极片与极耳焊接，采用此做法非常适合小型电池所用极片；极片面积增大，极片在周转过程中的损耗率就会成倍增加，且极片待焊接的地方容易受到二次污染，影响焊接质量；极片单独裁切后再单独焊接，中间增加一道周转工序，难免存在积压、生产不协调、生产效率难以提高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种非对称稀土电容电池的制备方法，实现了正、负极片与导电极耳一体化制造，安全性高、绿色环保、制造成本低、兼具镍氢电池能量密度和非对称超级电容器功率密度优势，达到了电动汽车等工况需求。

本发明所述的非对称稀土电容电池的制备方法，包括如下步骤：

a、制备正、负极电池浆料和电容器浆料；

b、正极采用泡沫镍涂浆正极电池浆料，经烘干后滚压、清粉、焊接、纵、横裁切制成正极片，并采用隔膜制袋打包；

c、负极采用泡沫镍涂浆负极电池浆料，一次烘干后再涂浆电容器浆料，二次烘干后滚压、清粉、焊接、纵、横裁切制成负极片；

d、正负极片叠加制成电芯，入壳、焊接、顶盖封口、注液；

e、串联化成制成非对称稀土电容电池。

其中：