[发明专利]混合型电容器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合型电容器及其制作方法。

背景技术

超级电容器是一种介于电池和电容器之间的新型元器件，具有比锂离子电池高的功率密度和比电解电容器高的能量密度。但超级电容器的等效串联电阻太大，导致其频率特性差，如1kHz频率下超级电容器的容量急剧下降，极大限制了其在电路中的应用。电解电容器的容量小，但等效串联电阻低，频率特性比超级电容器好。

发明内容

为了有效利用超级电容器的超大容量和电解电容器的低等效串联电阻及其优良的频率特性，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有大容量、低等效串联电阻、优良频率特性的混合型电容器及其制作方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案一是：一种混合型电容器，由正极、负极、隔膜和电解质组成，所述正极分别连接超级电容器正极片和电解电容器正极片，所述超级电容器正极片由正极集流体和覆盖于正极集流体表面包含正极活性材料的正极活性层构成，所述电解电容器正极片由阀金属或一氧化铌和覆盖于阀金属或一氧化铌表面相应的阀金属的氧化物或一氧化铌的氧化物构成，所述超级电容器正极片与电解电容器正极片的阀金属的氧化物或一氧化铌的氧化物之间不直接接触，所述负极至少连接超级电容器负极片，所述超级电容器负极片由负极集流体和覆盖于负极集流体表面包含负极活性材料的负极活性层构成。

进一步地，所述超级电容器的正极活性材料和负极活性材料分别为碳、石墨烯、金属氧化物、导电聚合物、锂化合物中的至少一种或掺杂锂的碳、石墨烯、金属氧化物、导电聚合物、锂化合物中的至少一种，所述碳为活性炭、纳米碳、碳凝胶、碳纤维、软碳、硬碳、石墨中的至少一种，所述金属氧化物为锰、钌、钴、镍、钒的氧化物中的至少一种，所述导电聚合物为聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚苯乙烯及其衍生物、聚吡啶及其衍生物、聚对苯及其衍生物、聚喹啉及其衍生物中的至少一种，所述锂化合物为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、锂镍钴锰氧、锂镍钴氧、锂镍锰氧、钛酸锂、镍酸锂、钒酸锂、硅酸铁锂中的至少一种。

进一步地，所述电解质为液态电解质或固态电解质，所述液态电解质为水系电解液、有机体系电解液、离子液体电解液中的至少一种，所述固态电解质为无机固态电解质、凝胶固态电解质、有机固态电解质中的至少一种。

进一步地，所述负极还连接电解电容器负极片，所述电解电容器负极片由阀金属或一氧化铌和覆盖于阀金属或一氧化铌表面的相应阀金属的氧化物或一氧化铌的氧化物构成，所述电解电容器负极片的阀金属为铝、钽、铌、钛、锆中的任一种。

进一步地，所述电解电容器正极片的阀金属为铝、钽、铌、钛、锆中的任一种，所述电解电容器正极片表面还覆盖有至少一层固态导电层，所述固态导电层的材料包含聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚苯乙烯及其衍生物、聚呋喃及其衍生物、二氧化锰中的至少一种，所述超级电容器正极片与覆盖在电解电容器正极片表面的固态导电层之间不直接接触。

进一步地，所述混合型电容器还包含多个超级电容器正极片和负极片，多个超级电容器正极片和负极片之间以串联、并联中的至少一种方式连接；所述混合型电容器还包含多个电解电容器正极片，多个电解电容器正极片之间以并联方式连接。

进一步地，所述超级电容器与电解电容器的容量比为100:1~1:10或50:1~5:1。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案二是：一种混合型电容器的制作方法，按以下步骤进行：

（1）电解电容器正极片的制备：在阀金属或一氧化铌表面覆盖一层相应的阀金属的氧化物或一氧化铌的氧化物，制成电解电容器正极片；

（2）超级电容器正极片的制备：在超级电容器正极集流体表面覆盖至少一层包含正极活性材料的正极活性层，制成超级电容器正极片，所述超级电容器正极片与电解电容器正极片的阀金属的氧化物或一氧化铌的氧化物之间不直接接触；

（3）正极的连接：将电解电容器正极片的阀金属或一氧化铌和超级电容器正极片的正极集流体分别与正极连接；

（4）超级电容器负极片的制备：在超级电容器负极集流体表面覆盖至少一层包含负极活性材料的负极活性层，制成超级电容器负极片；

（5）负极的连接：将超级电容器负极片的负极集流体与负极连接；

（6）封装：在超级电容器正极片或电解电容器正极片与超级电容器负极片之间设置隔膜，添加电解质，多组极片以串联、并联中的至少一种方式组装并封装成混合型电容器。