[发明专利]一种物理电池及其制作方法

说明书

本发明公开了一种物理电池，包括作为上下电极层的铝膜和作为中间介质层的二氧化钛，所述的电极层和介质层之间还设置有氧化钛层，所述的铝膜厚度为8微米，所述的二氧化钛为直径50—500微米、厚度1—20微米的具有完整结构的片式二氧化钛；还公开了其制作方法，步骤为：1）将片式二氧化钛调制成浆料；2）清理铝膜表面，平铺铝膜作为底电极；3）将二氧化钛浆料在铝膜表面流延；4）在80—95℃温度下烘干，然后将烘干的膜片在200—550℃温度下退火；5）在膜片上覆盖一层8微米厚的铝膜作为上电极；6）真空封胶；7）紫外线固胶。本发明方法适合于流延成型，易于大批量生产，依照本制作方法得到的物理电池储能密度可达330J/cc。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种基于片式二氧化钛的物理电池，以及其制作方法。

背景技术

能量储存的方式有多种，飞轮、蓄电池、超级电容器、超导储能技术等方式均被普遍地研究和利用。其中电能的储存是此应用研究的重要方面，也是目前难以解决的重要课题。对于电能的储存，广泛采用的是化学储能方式，即将能量转换为化学能加以储存，使用时将化学能重新转换为电能释放，然后加以利用。随着现代科技有高速发展，电能的储存/释放起着越来越重要的作用。

蓄电池是电动汽车的动力源泉。目前，制约电动汽车发展的关键因素是动力蓄电池不理想。电动汽车蓄电池的主要性能指标是比能量、比功率和使用寿命等。要使电动汽车能与内燃机汽车相竞争，关键是开发出比能量高、比功率大、使用寿命长、成本低的蓄电池。

化学电池储能的方式虽然简单，但在某些特殊要求的领域，这一方式不是一个完美的解决方案。一方面，由于目前广泛使用的蓄电池普遍受循环寿命的影响，废弃的电池对环境污染的问题日趋严重；另一方面，化学储能受反应扩散速度的限制，充/放电时间通常较长，对于要求快速充电和瞬时大电流放电的设备，如照相机闪光灯、大功率设备启动机等，此类储能设备难以满足要求。因此，物理储能的方式被提出后迅速兴起，并且正获得广泛研究。

超级电容是近年来才批量生产的一种无源器件，其储能性能可与化学电池相当，不仅具有电容的大电流快速充放电特性，同时也有电池的储能特性，并且重复使用寿命长，放电时利用移动导体内的电子（而不是依靠化学反应）释放电流，从而为设备提供电源。

然而，由于电解质溶液的存在，使电容器的使用环境受到一定的限制。当环境温度较高时，电解质溶液发生相应的变化，可能引起电容器爆裂等安全隐患；且在高温下，电解质溶液中的离子迁移速度加快，溶液电导率增大，电容器损耗增加，使超级电容器的温度持续上升。此外，电解反应的生成物可能是气体成分，不断产生的气体最终使超级电容器破坏。

平板电容器电池是一种纯物理电池，此类电池是在两个平板电极间置入储能电介质，依靠电介质在外电场作用下极化储能，实现充电过程；由于电池工作过程中只有电子在两极间流动，因此可以实现快速充电和大电流放电；外电场撤除后，因极化而被束缚的电子通过平板电极和外部回路流动，实现介质极化释放，即完成放电过程。

研究表明，储能介质材料厚度越大，耐电压强度越低，储能密度越小。因此减小介质材料的厚度，可提高材料的耐电压强度，从而获得具有较高的储能密度，制造高容量的储能器件。

发明内容

本发明的目的之一在于根据现有技术的不足，设计一种基于片式二氧化钛的物理电池。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种物理电池，包括作为上下电极层的铝膜和作为中间介质层的二氧化钛，所述的电极层和介质层之间还设置有氧化钛层，所述的二氧化钛为直径50—500微米、厚度1—20微米的具有完整结构的片式二氧化钛。

所述的一种物理电池，其铝膜的厚度为8微米。

本发明的主要目的之二在于设计一种上述物理电池的制作方法。