[发明专利]一种软包型混合电容电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种软包型混合电容电池，包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，正极极片包括活性炭、NCM523、sp导电剂、碳纳米管导电剂、粘结剂和铝箔集流体，负极极片包括硬碳、sp导电剂、粘结剂和铜箔集流体；本发明还公开了该混合电容电池的制备方法，具体为，制备正负极极片，形成裸电芯，对裸电芯进行封装、干燥和预锂化，预锂化完成后倒出预锂化溶液，注入电解液即可。通过本发明的方法制备得到的软包型混合电容电池的首效由35％提高到104％，电池的放电容量、能量密度、功率密度也大幅度提高。

技术领域

本发明属于电化学电源技术领域，涉及一种软包型混合电容电池，本发明还涉及上述混合电容电池的制备方法。

背景技术

超级电容器具有功率密度高(快充快放)、循环寿命长、工作温度范围宽、安全性能好、环境友好等优点，然而其较低的能量密度(小于10Wh/kg)严重阻碍了其在电动汽车、智能电网等领域的进一步应用。锂离子电池由于能量密度高(150-300Wh/kg)、较好的循环寿命，近几年来在电动汽车和消费类电子领域有了广泛的应用。但是锂离子电池低的功率密度和安全性，导致了电池安全的问题时有发生，这也影响了其在新能源汽车、电网和储能领域的大范围应用。

正是基于超级电容器和锂离子电池各自的优点和存在的问题，锂离子电容器(一个电容型正极和一个电池型负极组成的电化学型电源)在这种情况下油然而生，同时兼顾超级电容器的高功率密度、长循环寿命和锂离子电池的高能量密度，使得锂离子电容器迅速受到了大家的普遍关注。虽然锂离子电容器的出现，完美了解决了超级电容器和锂离子电池存在的问题，但是锂离子电容器相对较低能量密度和首效还是被人们所诟病。

为了提高锂离子电容器的能量密度，人们通过使用复合正极或者负极的方式来实现(学术界将使用复合电极的锂离子电容器统称为混合电容电池)，但是混合电容电池较低首效的问题一直没有解决。

改善混合电容电池首效的方法有很多，最主要的方法是通过负极预锂化的方法来实现。常见的负极预锂化方法有电化学法、化学法和添加剂法，这些方法要么过程复杂、成本高、要么与目前制造工艺兼容性差，无法大范围应用，这也影响了锂离子电容器和混合电容电池的大规模应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种软包型混合电容电池。

本发明的另一目的是提供上述混合电容电池的制备方法,具有能够大幅度提高混合电容电池首效，且预锂化过程简单，成本低的特点。

本发明所采用的技术方案是，一种软包型混合电容电池，包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液；

所述正极极片包括活性炭、NCM523、sp导电剂、碳纳米管导电剂、粘结剂和铝箔集流体，其中活性炭、NCM523、sp导电剂、碳纳米管导电剂和粘结剂的质量百分比分别为65-70％、20-25％、2-5％、1-3％、2-5％，以上各原料含量的总和应为100％；

所述负极极片包括硬碳、sp导电剂、粘结剂和铜箔集流体，其中硬碳、sp导电剂和粘结剂的质量百分比分别为85-90％、5-10％、2-5％，以上各原料含量的总和应为100％；

所述电解液包括六氟磷酸锂、溶剂和添加剂。

本发明的特点还在于：

电解液中溶剂为EC、DEC、DMC中的两种或两种以上混合物；电解液中添加剂包括SEI膜成膜剂和稳定剂。

正极极片中粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇中的任意一种或两种以上混合物。

正极极片中的导电剂为sp、碳纳米管、石墨烯中的任意一种或两种以上混合物。

隔膜为聚丙烯基膜，隔膜厚度为10um，隔膜面密度为12.65g/m²。