[发明专利]用于双极电容器辅助固态蓄电池的混合电极材料

说明书

本发明涉及用于双极电容器辅助固态蓄电池的混合电极材料。公开了一种双极电容器辅助固态蓄电池，其包括电化学蓄电池单元电池，电化学蓄电池单元电池中的每一个包括负电极、正电极和被置于负电极和正电极之间的含锂离子导电电解质的隔板。每个电化学蓄电池单元电池的含锂离子导电电解质的隔板包括固态电解质材料，并且另外，电化学蓄电池单元电池的至少一个负电极或者电化学蓄电池单元电池的至少一个正电极包括电容器材料。双极电容器辅助固态蓄电池还包括双极集电器，其被置于一个电化学蓄电池单元电池的负电极和相邻电化学蓄电池单元电池的正电极之间。也公开了一种用于制造双极电容器辅助固态蓄电池的方法。

技术领域

本发明涉及用于双极电容器辅助固态蓄电池的混合电极材料。

背景技术

锂离子蓄电池（battery）是在被置于含电解质的隔板（separator）的相对侧面上的相对电极之间可逆地交换锂离子的一类蓄电池。固态锂离子蓄电池包括固体电极和被置于电极之间的离子导电固体电解质。这些类型的蓄电池不同于更常规的蓄电池架构，在该更常规的蓄电池架构中带有渗透液体电解质的微孔聚合物被定位在电极之间，以促进离子运输。相比于利用自由液体电解质（free liquid electrolyte）的当前锂离子蓄电池，固态蓄电池具有实现更高的能量密度并且在更宽的温度窗口内操作的潜力。在某些蓄电池应用中也期望消除使用自由流动液体电解质（其通常包括非水溶剂和溶解的锂盐以用于锂离子移动）的需要。

由于能量密度低和功率容量不足，锂离子蓄电池在某些应用中的使用可能受到限制，特别是对于在高功率和低电压应用，诸如用于机动车辆的发动机盖下启动蓄电池。发动机盖下启动蓄电池也必须能够在低温下正常工作。蓄电池在低温下短时段内输送高功率的能力通常用冷起动安培数或其它度规来具体说明。例如，为了确信蓄电池将能够在低温下移动发动机气缸并在无辅助情况下起动车辆，一些规范要求蓄电池在-30 ℃下输送6 kW的功率达0.5秒。本公开帮助提高固态锂离子蓄电池的功率密度以增改善它们的冷启动性能。

发明内容

根据本公开的一个实施例的双极电容器辅助固态蓄电池包括负端板集电器、正端板集电器和被定位在负端板集电器和正端板集电器之间的多个电化学蓄电池单元电池。每个电化学蓄电池单元电池包括负电极、正电极和被置于负电极和正电极之间的含锂离子导电电解质的隔板。每个电化学蓄电池单元电池的含锂离子导电电解质的隔板包括固态电解质材料并且不包括自由液体电解质。另外，电化学蓄电池单元电池的至少一个负电极或者电化学蓄电池单元电池的至少一个正电极包括电容器材料。双极电容器辅助固态蓄电池也包括多个双极集电器。所述多个双极集电器中的每一个被置于一个电化学蓄电池单元电池的负电极和相邻电化学蓄电池单元电池的正电极之间。

上述实施例的双极电容器辅助固态蓄电池可以包括附加特征或者被进一步限定。例如，在一种实施方式中，至少一个电化学蓄电池单元电池的负电极可以包括活性负电极材料颗粒、固态电解质材料颗粒和电容器材料颗粒的混合物，并且电容器材料颗粒可以由超级电容器材料构成。在另一实施方式中，每个电化学蓄电池单元电池的负电极可以包括活性负电极材料颗粒、固态电解质材料颗粒和电容器材料颗粒的混合物。又进一步，在另一实施方式中，至少一个电化学蓄电池单元电池的正电极可以包括活性正电极材料颗粒、固态电解质材料颗粒和电容器材料颗粒的混合物，并且电容器材料颗粒可以由超级电容器材料构成。并且，在另一实施方式中，每个电化学蓄电池单元电池的正电极可以包括活性正电极材料颗粒、固态电解质材料颗粒和电容器材料颗粒的混合物。