[发明专利]一种新能源电池及其制备方法

说明书

本发明提出一种新能源电池及其制备方法，该电池包括依次叠加的正极、隔膜和负极，浸润正极、负极和隔膜的电解液，以及将它们封装在一起的外壳体；其中正极由集流体和包覆在其表面的正极材料构成，正极材料包括生物质多孔碳材料和正极活性物质；负极由集流体和包覆在其表面的负极材料构成，负极材料包括生物质多孔碳材料和负极嵌锂材料；所述电解液包括碳酸脂类或羧酸酯类混合溶剂、铵盐或锂盐溶质和添加剂。采用本发明，可以提供一种结合超级电容和锂离子电池特征的新型储能电池，具有储能和高倍率充放电的均衡特性，循环寿命长，温度适用范围广。

技术领域

本发明涉及新能源储能领域，尤其涉及综合利用信息处理技术、电极材料制备工艺、电极和电池生产技术实现新能源储能电池灵活生产的方法。

背景技术

随着新能源领域各项技术和应用的发展，尤其是在新能源汽车产业的带动下，新能源储能电池作为该领域技术和应用研究的一个热点，受到业界广泛关注。锂离子电池目前在很多应用场景下作为主力储能电池使用，如电动乘用车、消费类电子产品等。虽然锂电池有能量密度高(120-200Wh/kg)的特点，但也存在易爆、燃的安全性隐患，低温特性较弱，功率密度低(0.1-0.2kW/kg)因而不支持大倍率充放电，充放电循环次数对于很多高频使用场景仍显不足。因此锂电池在很多应用场景下无法很好满足应用需求，只能通过增加辅助安全设施、超配容量、增加温控电路等补救手段，增加了应用成本，同时也没有从根本上解决问题。超级电容因其具有高功率密度(5-15kW/kg)、低温特性好、循环寿命长的特点，成为另一个新能源应用研究热点，但超级电容本身也有明显的局限性，如能量密度低(10Wh/kg左右)，自放电率高，不能满足大多数应用的储能需求，只能配合其它电池作为功率输出补偿使用。

近年来业界开始研究结合锂电池和超级电容二者特性的锂离子超级电容电池，专利CN201510931281.7和CN201510930293.8提出一种锂离子混合电容电池的电极片和电池本身的制备方法，其特征是以锰酸锂(LMO)、三元材料(NCM)和活性炭(AC)复合材料为正极，钛酸锂(LTO)和活性炭(AC)复合材料为负极，采用物理混合方式制备正极材料，达到较高的能量密度，其本质还是一种锂电池，对功率密度并无明显改善。专利CN201810936859.1提出一种超快充锂离子电池正极及其制备方法，其特征是利用不同正极材料的工作区间，使用三元材料(NCM)、磷酸铁锂(LFP)、镍酸锂(LNO)中的一种或多种材料混合，平衡容量和寿命性能，但其更多的是表现为超级电容特性，支持快速充放电，漏电流达到毫安级，能量密度也较小。

另一方面，从应用角度考虑，在不同应用场景下，对电池的输出功率和储能密度要求各不相同，各有侧重。比如汽车启动电池主要作用是在启动时提供大电流输出，因此功率密度高(支持大倍率放电)、充放电循环寿命长是核心需求，如果使用的电池功率密度不够高则只能通过增大电池容量来换取大电流放电能力；再比如电动AGV或RTG等电驱动机械设备，在由静到动托举重物的瞬间需要大功率输出，而匀速运动时对电池输出功率的要求则不大，同时为了提高设备使用效率，快速充电能力是一个关键需求。目前市场存在的一个问题是电池厂商总是按照同一工艺大批量生产相同性能参数的产品，在很多应用场景需求下用户往往无法获得最佳性价比方案，只能通过超配电池容量、使用备用电池、牺牲设备使用效率等方式来满足应用需求。

本发明针对上述问题，提出一种新能源电池及其制备方法，旨在向市场提供一种功率密度和能量密度均衡性更好的电池产品，同时满足大倍率充放电、较高的储能密度、高低温应用环境和使用寿命长的应用需求。同时，解决如何根据不同应用场景需求灵活调整电池性能参数，实现柔性生产能力的问题，以便向用户提供最佳性价比电池模组方案。

发明内容