一種兼具鋅離子電池和超級電容器的混合儲能器件的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種兼具鋅離子電池和超級電容器的混合儲能器件，包括芯體、電解質和殼體，芯體是由正極、負極、置于二者之間的隔膜組成，正負極分別是由活性物質、導電劑粘附在集流體上制成。正極活性物質有二種，第一正極活性物質為復合金屬氧化物，第二種正極活性物質為能夠進行離子可逆吸附的炭材料；負極活性物質有二種，第一種負極活性物質為鋅，第二種負極活性物質為能夠進行離子可逆吸附的炭材料，電解液是由鋅鹽與去離子水組成。所用的復合金屬氧化物制備工藝簡單，環境友好。
【專利說明】一種兼具鋅離子電池和超級電容器的混合儲能器件
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種兼具鋅離子電池和超級電容器的混合儲能器件，屬于電池和超級電容器【技術領域】。
【背景技術】
[0002]節能及新能源汽車的不斷發展，促進了鋰離子電池、燃料電池、超級電容器、金屬空氣電池等動力電源技術的不斷提升。然而，目前所用的動力電源能量密度較低，汽車續駛里程短；功率密度較小，汽車啟動、爬坡及加速性能差；重量體積大，安裝不便；使用壽命短，不能與整車相同；成本較高，整車綜合成本居高不下；工作溫度范圍窄，適應差；充電時間長，配套設施投入大。 這些原因阻礙了動力電源在節能及新能源汽車上的大規模應用。
[0003]近年來，人們一方面開發新體系電池，提升原有電池性能；另一方面，將功率特性、能量特性明顯的動力電池內/外匹配組合起來使用，滿足節能及新能源汽車的使用要求。例如，將鋰離子電池與超級電容器通過外部管理系統組成復合電源，作為汽車的動力源，超級電容器可以在啟動、加速、爬坡等大功率輸出工況工作，鋰離子電池提供汽車的續駛里程所需動力，二者的組合，提高了汽車的動力性能，延長了電池的使用壽命；而內部結合，是將某一種動力電池的特征元素與另外一種動力電池的特征元素，通過體系的優化設計，在同一單體內融合，使其兼具兩種動力電池的特征，實現功率密度、能量密度的提高，例如，將具有鋰離子嵌脫的石墨材料與形成雙電層的活性炭融合在一起，制成鋰離子電容器，通過鋰離子的“扶搖椅”傳輸進行儲能。
[0004]與鋰離子電池類似，新近出現的鋅離子電池，作為一種新型的可充電二次電池，也具有“扶搖椅”式儲能特點。充電時，鋅離子從正極脫出，經過電解液，在負極沉積?’放電時，負極鋅溶解為鋅離子，經過電解液，嵌入到氧化猛正極材料中(Angew.Chem.1nt.Ed.2012，51，933 - 935)，其反應機理如下:
jrZn2+ + 2xe — + MnO2 I Zn JVInO2
Zn I Zn2+ + 2e
申請號 200910106650.3，申請號 200910036704.3，申請號 200910179722.7，申請號 200910205640.5，申請號 200910188791.4，申請號 200910188792.9，申請號200910238912.1的中國專利報道了鋅離子電池及其制備方法。鋅離子電池的發展，為超級電容器的發展提供了新的結合點。
[0005]超級電容器是一種介于電池與普通電容之間的儲能器件，按照儲能機理可以分為雙電層電容器和電化學電容器，雙電層電容器依靠正負極的碳材料可逆吸附離子進行儲能，電化學電容器除了具有雙電層儲能外，還存在氧化還原反應，產生部分贗電容，比能量大幅提高。將目前已有的電池材料與活性炭組合，開發混合型電化學電容器是超級電容器發展的一個重要方向。
[0006]1997年俄羅斯的ESMA公司將水系AC/Ni (OH)2超級電容器成功用于汽車動力系統，為電池與超級電容器混合儲能器件的快速發展奠定了基礎。日本的JM Energy、旭化成、NEC-TOKIN、ACT、帝客、FDK、太陽誘電、日立化成等研究開發鋰離子電容器，部分已經實現商品化，日本富士重工業株式會社(
【發明者】榮常如, 韓金磊, 陳書禮, 張克金, 魏曉川, 王丹 申請人:中國第一汽車股份有限公司