[发明专利]一种固态电池电容器

说明书

本发明公开了一种固态电池电容器，该固态电池电容器包括正极、负极、固态电解质，其特征在于固态电解质为锂盐、聚偏氟乙烯与聚醋酸乙烯酯复合膜，正负极活性材料均为石墨质材料，其中负极石墨材料要经预锂化处理。本发明的固态电池电容器，在充放电循环过程中固态电解质可以与正负极形成良好的固溶体，可以产生稳定的界面效应，大大提高了首次充放电效率、循环过程中的库伦效率、降低阻抗，并且负极采用预锂化石墨质电极，可以明显减小充放电过程中锂盐的损耗，循环寿命大大提高，同时漏电流减小。该固态电池电容器工作电压可达5.35V，极大提高了能量密度。另外采用固态电解质，安全性能得到保障。

技术领域

本发明属于动力/储能电池领域，具体地涉及一种固态电池电容器。

背景技术

能源危机以及环境问题的日趋加重，加速了新能源产业的快速发展。当前形势下将绿色能源供给与低碳节能减排发挥到极致的环境友好型电化学储能技术日益受到重视。近来，国家提出建立基于能源互联网的近零碳排放工程，其中核心内容就包括可再生能源发电、分布式储能技术等，这对新型高效储能技术提出了更高的要求，另外，新能源电动汽车、低温启动电源、高铁/城市轨道交通制动能量回收、海洋船舶平台、水下潜器电源、UPS不间断电源等领域对高能量密度、高功率密度电化学储能器件也提出深刻要求。

目前，商业化最成熟的两种电化学储能技术，一种是锂离子电池，正极采用含锂金属氧化物作为活性材料，负极采用石墨作为活性炭材料，通过正负极电化学嵌锂储存能量，单体能量密度可达150 Wh/kg以上，然而其功率密度仅为100~500 W/kg，功率性能差，循环寿命仅~500次，低温性能差；另外一种是双电层超级电容器，该器件采用高比表面积活性炭为正负极活性材料，通过物理吸附电荷储存能量，因此其功率密度可达5000 W/kg以上，循环寿命达10000次以上，2~5Wh/kg，续航能力受限，不能长时间供电。兼具上述两者优点的锂离子电容器，即电池电容器，成为人们研究热点。

常规的电池电容器原理上采用了负极通过电化学嵌Li⁺、正极采用物理吸附PF₆^-等阴离子进行储能，电解液为液态有机体系，工作电压在3.8V，能量密度为10~20Wh/kg，功率密度在3000~5000W/kg，另外一种电池电容器依靠负极物理吸附Li⁺阳离子、正极通过电化学嵌入PF₆^-等进行储能，上述两种电池电容器电解液均采用液体有机电解液，嵌入活性材料为石墨类材料，吸附材料为多孔炭，采用有机电解液的缺点在于安全性能差，在滥用条件下很容易起火爆炸；一极采用物理吸附电荷存储能量，使得漏电流大；另外，对于后一种电池电容器，在液体电解液体系下，PF₆^-在反复嵌入/脱出过程中，活性材料表面会不断剥落，界面遭到破坏，反复产生不可逆反应，从而不可逆容量不断产生，首次充放电效率及长期循环过程中的库伦效率低下。

发明内容

本发明为了解决上述存在的问题，提供了一种固态电池电容器。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种固态电池电容器，该固态电池电容器包括正极、负极、固态电解质，固态电解质为锂盐、聚偏氟乙烯与聚醋酸乙烯酯复合膜，正负极活性材料均为石墨质材料，其中负极石墨质材料要经预锂化处理。

所述聚偏氟乙烯与聚醋酸乙烯酯的质量比例为0.5:9.5~9.5:0.5之间可调。