可充電電池的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種可充電電池，尤其涉及一種在一次電池基礎上改進的可充電電 池。
【背景技術】
[0002] 電池儲能是一種常見的電能存儲技術，常見的儲能電池可W根據能否反復充放電 循環使用而分為一次電池與二次電池，其中一次電池是放電后不能再充電使其復原的電 池，包括鋒儘電池、裡金屬電池等，二次電池則是指在電池放電后可通過充電的方式使活性 物質激活而繼續使用的電池，包括鉛酸電池、媒氨電池、裡離子電池等。將廢棄的一次電池 變為可充電電池可W節約能源，降低電池成本，一直是能源領域研究的熱口課題。關于一 次電池的可充電性研究已有相關報道，現有技術中一種可充電鋒儘電池的充電次數可達到 100次W上，然而實現上述可充電性能需要；1)放電時需要嚴格控制放電終止電壓，只能放 出其容量的1/3 ;2)充電時需要按規定的渭流限壓。上述放電與充電過程中的條件限制影 響了該可充電鋒儘電池的性能，阻礙了其大規模推廣應用。
【發明內容】
[0003] 有鑒于此，確有必要提供一種在現有一次電池基礎上改進的可充電電池。
[0004] -種可充電電池，包括一復合正極、一復合負極、一隔膜W及電解液，所述復合正 極與所述復合負極均為層狀結構，相對設置于所述隔膜的兩側；所述復合正極包括依次層 疊設置的第一超級電容器材料層、電池正極材料層W及正極集流體，其中所述第一超級電 容器材料層靠近所述隔膜設置，一具有良好導電性能的正極連接體同時與該第一超級電容 器材料層及集流體接觸設置，實現該第一超級電容器材料層與集流體之間的電連接；所述 復合負極包括層疊設置的第二超級電容器材料層與電池負極材料層，所述第二超級電容器 材料層靠近所述隔膜設置。
[0005] 相較于現有技術，本發明提供的可充電電池在現有一次電池結構的基礎上增加超 級電容器材料層與連接體，電池正極材料層、電池負極材料層構成的電池系統與第一超級 電容器材料層、第二超級電容器材料層構成的超級電容器系統協同作用，循環充電次數可 W達到1000次W上。
【附圖說明】
[0006] 圖1為本發明實施例提供的可充電電池結構示意圖。
[0007] 圖2為圖1所示可充電電池延II-II線的剖視圖。
[0008] 圖3為本發明提供的超級電容器材料層的局部放大圖。
[0009] 圖4為本發明實施例提供的碳納米管/聚苯胺復合材料掃描電鏡照片。
[0010] 圖5為本發明提供的可充電電池放電過程原理圖。
[0011] 圖6為本發明提供的可充電電池充電過程原理圖。
[0012] 圖7為本發明提供的可充電電池電位窗為0-1. 8V時的恒流充放電曲線。
[0013] 圖8為本發明提供的可充電電池電位窗為0-1. 5V時的恒流充放電曲線。
[0014] 圖9為本發明提供的可充電電池電位窗為0-1. 5V時的庫倫效率和比容量循環性 能曲線。
[0015] 圖10為本發明提供的可充電電池電位窗為0. 7-1. 5V時的恒流充放電曲線。
[0016] 主要元件符號說明
如下【具體實施方式】將結合上述附圖進一步說明本發明。
【具體實施方式】
[0017] 下面將結合附圖及具體實施例對本發明提供的可充電電池作進一步的詳細說明。
[0018] 請一并參閱圖1與圖2,本發明實施例提供一種可充電電池10,包括；一復合正極 12、一復合負極13、一隔膜14 W及電解液15,所述復合正極12與所述復合負極13均為層 狀結構，相對設置于所述隔膜14的兩側；所述復合正極12包括依次層疊設置的第一超級電 容器材料層122、電池正極材料層124 W及正極集流體126,其中所述第一超級電容器材料 層122靠近所述隔膜14設置，一正極連接體129同時與該第一超級電容器材料層122及正 極集流體126接觸設置，實現該第一超級電容器材料層122與正極集流體126之間的電連 接；所述復合負極13包括層疊設置的第二超級電容器材料層132與電池負極材料層134， 所述第二超級電容器材料層132靠近所述隔膜14設置。
[0019] 所述第一超級電容器材料層122及第二超級電容器材料層132由碳納米管/聚苯 胺復合材料構成。圖3為所述碳納米管/聚苯胺復合材料的局部放大圖。所述碳納米管/ 聚苯胺復合材料包括一碳納米管網狀結構116及一導電聚合物聚苯胺層114,其中虛線代 表一根碳納米管112。所述碳納米管網狀結構116由多個碳納米管112相互連接形成。相 鄰的碳納米管112之間通過范德華力相互連接。所述碳納米管/聚苯胺復合材料中，碳納 米管網狀結構116作為骨架，所述聚苯胺層114包覆在所述碳納米管網狀結構116中的碳 納米管112的表面，即，所述碳納米管網狀結構116可支撐該聚苯胺層114,使得該聚苯胺層 114可分布在碳納米管112的表面。此外，所述碳納米管網狀結構116具有多個微孔118。 送些微孔118是由多個碳納米管112所圍成，且每一個微孔118的內表面均設置有上聚苯 胺層114。所述微孔的尺寸范圍為60納米^400納米。此外，所述碳納米管/聚苯胺復合材 料還具有優良的機械性能，可W任意折疊與彎曲。
[0020] 所述碳納米管112包括單壁碳納米管、雙壁碳納米管及多壁碳納米管中的一種或 幾種。單壁碳納米管的直徑優選為0. 5納米^50納米，雙壁碳納米管的直徑優選為1. 0納 米^50納米，多壁碳納米管的直徑優選為1. 5納米^50納米。所述碳納米管的長度優選為 在100納米到10毫米之間。本實施例中，所述碳納米管112形成的碳納米管網狀結構116 為一無序排列的碳納米管網狀結構。所謂"無序"即指碳納米管網狀結構116中的碳納米 管112的排列方式為無規則排列或各向同性排列。所述無序排列的碳納米管112通過范德 華力相互吸引、相互纏繞、均勻分布。優選地，所述碳納米管112基本平行于碳納米管網狀 結構116的表面。所述無序排列的碳納米管網狀結構包括真空抽濾法制備的無序排列的碳 納米管紙W及碳納米管粉末經過15MPa W上的壓力壓平形成的碳納米管片等。
[0021] 本實施例中所述碳納米管/聚苯胺復合材料可W通過如下方法制得： (1) 將制備好的碳納米管網狀結構浸沒于40ml的苯胺溶液中，靜置10分鐘，所述苯胺 溶液中含有0. 002M苯胺單體與0. 04M鹽酸； (2) 向上述溶液中緩慢加入經過預冷處理的40ml 0. 002M的過硫酸倭溶液，并將上述 混合溶液于〇°C條件下靜置24h ; (3) 從溶液中取出碳納米管層并去除多余的反應液，于8(TC真空條件下干燥約12h。
[0022] 所述碳納米管/聚苯胺復合材料厚度約為50微米，具有非常好的柔性，可W任意 折疊與彎曲。圖4為本發明實施例提供的碳納米管/聚苯胺復合材料掃描電鏡照片，中可 W清晰看出所述碳納米管/聚苯胺復合材料具有多個納米微孔結構。
[0023] 所述電池正極材料層124與電池負極材料層134分別為一次電池的正極材料與負 極材料制成。該一次電池包括鋒儘電池、裡金屬電池等。本實施例中選用的一次電池為鋒 儘電池，其正極材料主要為二氧化儘，負極材料為金屬鋒。
[0024] 所述電池正極材料層124遠離隔膜14的表面與一正極集流體126緊密貼合，所述 正極集流體126由導電性強的金