[发明专利]一种电芯及其锂离子超级电容器、制备方法

说明书

本发明公开了一种电芯及其锂离子超级电容器、制备方法，所述电芯由内电极、外电极与共用电极卷绕形成，所述内电极与所述外电极的极性相反，所述共用电极位于所述内电极与所述外电极之间，所述外电极上连接有第一引针，所述内电极上连接有第二引针，所述共用电极具有正对所述内电极的第一电极部分以及具有正对所述外电极的第二电极部分，且所述第一电极部分与所述第二电极部分之间不重叠，所述内电极与外电极的一个与所述共用电极形成电容结构，另外一个与所述共用电极形成锂离子电池结构，本发明实现了集锂电池与超级电容器优点的锂离子超级电容器，并能够在增大超级电容器的电压的同时，有效减小模组体积。

技术领域

本发明涉及电容器技术领域，特别是涉及一种应用于锂离子超级电容器的电芯及其锂离子超级电容器、实现方法。

背景技术

超级电容器作为电容器家族的新贵，以其独特性能受到广大学者的青睐，它是一种功率密度和能量密度介于二次电池和普通电容器之间的致密能源，凭借其容量大、可大电流快速充放电以及循环寿命长等优势有望成为性能高效、安全卓越的下一代储能装置。从所具有电容的数量级方面来说，超级电容器提供的电容能够达到法拉级别以上，实现了电容量由传统电容器的微法拉级别向法拉级别的一次质的飞跃，这是能源技术史上具有里程碑意义的革命性重大创举。随着超级电容器的发展，它能够提供各项应用所要求的诸如高电压、高功率以及高可靠性等良好的性能指标，因而在电力系统、电动车、可携带设备甚至是军事等诸多领域都有着广泛的应用。

超级电容器其实就是具有双电层原理的电容器。当外加电压添加到超级电容器的两个极板上时，极板的正电极开始存储正电荷，同时负极板开始存储负电荷，在超级电容器两极板上电荷产生的电场的作用下，电解液与电极间的界面上就会形成相反的电荷，以平衡电解液内部的电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，因此电容量非常大。目前最常见的超级电容器则为碳基双电层超级电容器。

然而，超级电容器与锂离子电池一样，各自存在着自身的不足之处，从而限制了其自身的发展。现有碳基双电层超级电容器(EDLC)虽然安全性高，但容量小、体积大、能量密度低，在一些应用场合其大功率优势难以发挥，难以适应设备小型化和实际应用要求；锂离子电池虽然能量密度大，但是安全性低、倍率性能差是其难以解决的问题，从而市场一直在寻找一种集安全性高、能量密度大、倍率性能好、体积小等优点于一身的新型储能装置。

另一方面，目前的超级电容器，在提高超容电压的方法上，一般都是通过将独立的电容单体串联成模组来实现。这种方式在表面上来看，的确是简单实用，而实际上，此方法的弊端就在于其模组的体积必定比较大，而且，由于是独立单体串联而成的模组，还会造成铝壳与盖板等材料的浪费，在成本与环保的角度考虑，都是不利的，尤其是在批量生产的时候，多余材料的使用，必将造成成本的提高与资源的浪费。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种电芯及其锂离子超级电容器、实现方法，其通过将一个超级电容器和一个电池在芯包内改造成集合了锂电池与超级电容器优点的锂离子超级电容器，并能够在增大超级电容器的电压的同时，有效减小模组体积。

为达上述及其它目的，本发明提出一种电芯，所述电芯由内电极、外电极与共用电极卷绕形成，所述内电极与所述外电极的极性相反，所述共用电极位于所述内电极与所述外电极之间，所述外电极上连接有第一引针，所述内电极上连接有第二引针，所述共用电极具有正对所述内电极的第一电极部分以及具有正对所述外电极的第二电极部分，且所述第一电极部分与所述第二电极部分之间不重叠，所述内电极与外电极的一个与所述共用电极形成电容结构，另外一个与所述共用电极形成锂离子电池结构。

优选地，所述内电极与所述共用电极为碳基极片，所述外电极为锂材料极片。

优选地，所述外电极与所述共用电极为碳基极片，所述内电极为锂材料极片。

优选地，所述锂材料为钛酸锂。