專利名稱：1.5v的充電電容電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種1.5V的充電電容電池，屬于化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新。 技術(shù)背景近些年來，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)化學(xué)電源提出了更高的要求，往往要求 化學(xué)電源既能夠大電流放電，又能夠在小電流放電條件下輸出很高的容量?；瘜W(xué) 電源中，化學(xué)超級(jí)電容器可以輸出很大的電流，但是小電流放電容量很?。换瘜W(xué) 電池能夠在小電流放電下輸出很大的容量，但是大電流放電能力比較差。目前解 決的方法是在一個(gè)電子設(shè)備中往往應(yīng)用兩個(gè)以上的化學(xué)電源，一般包括化學(xué)超級(jí) 電容器和二次電池，由化學(xué)超級(jí)電容器提供大電流放電，由二次電池提供小電流 放電下的高容量。但是，化學(xué)電池中的高性能的二次電池電壓多在3V以上，和 通常采用的1.5V電池不能簡單的互換，限制了這種組合的應(yīng)用范圍。因此，結(jié)合化學(xué)超級(jí)電容器具備大電流放電能力和二次電池小電流放電容量 高的優(yōu)點(diǎn)，以及電壓為1.5V可以兼容大部分電子裝置的優(yōu)點(diǎn)，則可以開發(fā)出1.5V 充電電池。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種1.5V的充電電容電池。該充電電容電池兼有大 電流放電能力和二次電池小電流放電容量高的特點(diǎn)。本發(fā)明是通過下述的技術(shù)方法實(shí)現(xiàn)的。 一種1.5V的充電電容電池，包括金 屬或者塑料或者塑料金屬復(fù)合的殼體，殼體內(nèi)裝填正極/隔膜/負(fù)極/隔膜巻繞或者 疊層制成的電芯，以及填充的電解液。所述的隔膜是具有微孔的PP或PE或兩 者結(jié)合構(gòu)成的復(fù)合薄膜，或者纖維的紙質(zhì)薄膜；所述的電解液為選自LiPF6、 LiC104、 LiBOB、 LiBF4的一種鋰鹽，溶解碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、 碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、乙二醇二甲醚(DME)、乙腈(AN)、 碳酸甲乙酯(EMC)、 Y-丁內(nèi)酯(GBL)溶劑的一種或者多種混合物的溶液。所 述的金屬殼體，選自鋼材、鐵鍍鎳材料、鋁、銅；所述的塑料殼體，選自PP、 PE。其特征在于，正極材料由以下成分及其質(zhì)量百分比含量組成-磷酸鐵鋰0~98%，
活性炭0~98%, '聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氧化乙稀、丙烯酸酯、丁苯橡膠、聚偏氟乙烯的粘接劑1%~30%，炭黑或者石墨粉末或者纖維導(dǎo)電劑1%~10%， 且正極各組分的質(zhì)量百分比之和為100%。 負(fù)極材料由下列成分及其質(zhì)量百分含量組成 尖晶石結(jié)構(gòu)鈦酸鋰0%~98%， 非晶態(tài)二氧化鈦0% 98%，聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氧化乙稀、丙烯酸酯、聚偏氟乙烯粘接劑1~30%， 炭黑或者石墨纖維或粉末導(dǎo)電劑1%~10%。 且負(fù)極各組分的質(zhì)量百分比之和為100%。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，正極材料中含有磷酸鐵鋰是一種鋰離子電池的正極材 料，能夠存儲(chǔ)較大的能量，同時(shí)正極還含活性碳材料是一種電容的正極材料，能 夠輸出加大的電流，所以充電電容電池，具有大電流放電能力和小電流高容量特 性，同時(shí)負(fù)極采用尖晶石結(jié)構(gòu)鈦酸鋰，和非晶態(tài)二氧化鈦，是鋰離子電池負(fù)極材 料中大電流放電能力強(qiáng)的材料之一，從而正極和負(fù)極兩種材料的選擇，構(gòu)成了具有大電流放電強(qiáng)，小電流放電能力高特性的1.5V充電電容電池。該充電電容電池制備過程實(shí)施簡單。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:把6g PVDF溶解在100g N-甲基吡洛烷酮(陋P)中，在高速攪拌機(jī)上800 轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，制成透明的均勻溶液。把80g磷酸鐵鋰、10g活性炭、4g乙炔 黑混合均勻，然后在IO(TC的真空干燥箱中干燥12h，再把干燥后的混合物加入 透明的均勻的溶液中。然后，300轉(zhuǎn)攪拌60分鐘成為均勻的漿狀物，將漿狀物 按照100//m涂布厚度涂布在20jum厚的鋁箔上面，放入12(TC的鼓風(fēng)干燥箱中 干燥24h，取出，分切成為40國X300mm的條狀，焊接上極耳，作為IH極，在60t;下烘干待用。把80g鈦酸鋰、10g非晶態(tài)二氧化鈦、2g導(dǎo)電石墨混合，然后在IO(TC， lKPa 真空干燥箱中干燥12小時(shí)。把8g PVDF溶解在120g剛P中，通過800轉(zhuǎn)攪拌3 小時(shí)，制成透明的均勻溶液，再把鈦酸鋰、無定形二氧化鈦、導(dǎo)電石墨等干燥后 的混合物加入均勻的溶液中。然后，400轉(zhuǎn)攪拌1小時(shí)成為均勻的漿狀物，再均 勻按照100//m涂布厚度涂布在20vm厚的鋁箔上面，放入12(TC的鼓風(fēng)干燥箱 中干燥24小時(shí)，取出，分切成為44醒X340mm的條狀，焊接上鋁極耳，作為負(fù) 極，在6(TC下烘干待用。把上述制備好的正極、負(fù)極和48腿X800mm的Celgard 2500隔膜層疊成正 極/隔膜/負(fù)極/隔膜，然后巻繞成為圓柱狀的巻芯放入外徑為14mm,高度為50mm的鋼殼中，再滾槽安裝密封圈、焊接導(dǎo)流片，注入1M LiPF6在1: 1的PC和 DMC的溶液0.6g，然后機(jī)械封口，之后進(jìn)行充電化成?；珊螅玫匠潆婋娙?電池。實(shí)施例2:把6g的質(zhì)量濃度為15%的聚丙烯酸酯的溶液加入80g水中稀釋，制成透明的 均勻溶液，再把60g磷酸鐵鋰、30g活性炭、4g導(dǎo)電石墨的混合物加入均勻溶液 中。然后，在高速攪拌機(jī)上300轉(zhuǎn)30分鐘攪拌成為均勻的漿狀物，再按照120 jUm涂布厚度涂布在20z/m厚的退火不銹鋼上面，放入120°C的鼓風(fēng)干燥箱中干 燥24小時(shí)，取出，分切成為40匪X300咖的條狀，焊接上不銹鋼極耳，作為正 極，在60。C下烘干待用。把8g PVDF溶解在100g NMP中，通過800轉(zhuǎn)高速攪拌3小時(shí)，制成透明的 均勻溶液，再把把60g鈦酸鋰、30g非晶態(tài)二氧化鈦、2g石墨在IO(TC， lkPa 的真空干燥箱中千燥后的混合物加入均勻溶液中。然后，300轉(zhuǎn)高速攪拌5小時(shí) 成為均勻的漿狀物，再均勻地涂布在20j^m厚的銅箔上面，放入12(TC的鼓風(fēng)干 燥箱中干燥24h，取出，分切成為44mmX340mm的條狀，焊接上極耳，作為負(fù)極， 在60'C下烘干待用。把準(zhǔn)備的正極、負(fù)極和48mmX800誦的UBE 35隔膜層疊成正極/隔膜/負(fù)極/ 隔膜，然后巻繞成為圓柱狀的巻芯放入外徑為14mm，高度為50mm的鋁殼中，再 滾槽安裝密封圈、焊接導(dǎo)流片，注入0.8g 1M LiC104在EC和DMC 1: 1的電 解液，然后機(jī)械封口，之后進(jìn)行充電化成?；珊?，得到充電電容電池。 實(shí)施例3:
把6g聚乙烯在100g乙醇中通過700轉(zhuǎn)高速攪拌4小時(shí)，制成透明的均勻溶 液，再把把40g磷酸鐵鋰、50g活性炭、4g乙炔黑物，然后在IO(TC的真空干燥 箱中干燥12小時(shí)后的混合物加入均勻溶液中。然后，200轉(zhuǎn)高速攪拌120分鐘 成為均勻的槳狀物，再均勻地碾壓在10;um厚的鈦合金上面控制涂層厚度為150 //m，放入120。C的鼓風(fēng)干燥箱中干燥24h，取出，分切成為40誦X300誦的條狀， 焊接上不銹鋼極耳，作為[H極，在6(TC下烘干待用。把8g聚乙烯在100g乙醇溶液中通過700轉(zhuǎn)高速攪拌4小時(shí)，制成透明的均 勻溶液，再把40g鈦酸鋰、50g非晶態(tài)二氧化鈦、2g乙炔黑混合，然后在100。C， lKPa的真空干燥箱中干燥12h后的混合物加入均勻溶液中，200轉(zhuǎn)高速攪拌90 分鐘成為均勻的漿狀物，再均勻地碾壓在20//m厚的鈦箔上面控制涂層厚度為 150jwm，放入120。C的鼓風(fēng)干燥箱中干燥24h，取出，分切成為44mmX340mm的 條狀，焊接上鎳極耳，作為負(fù)極，在6(TC下烘干待用。把上述制備好的正極、負(fù)極和48mmX800mm的紙質(zhì)隔膜NKPTF3500層疊成 正極/隔膜/負(fù)極/隔膜，然后巻繞成為方型的巻芯放入，長度為80mm，厚度6皿， 高度為50誦的方型聚丙烯塑殼中，注入0. 5ml0. 8M LiBOB在AN溶液，然后 熱封。之后進(jìn)行充電化成?；珊?，得到充電電容電池。 實(shí)施例4:把20g磷酸鐵鋰、70g活性炭、4g乙炔黑混合均勻，把6g聚氧化乙稀粘接 劑用100g蒸餾水稀釋。然后，150轉(zhuǎn)攪拌4小時(shí)成為均勻的漿狀物，再均勻地 涂布在20jum厚的鋁箔上面，放入12(TC的鼓風(fēng)干燥箱中干燥24h，取出，分切 成為40咖X30mm的條狀，焊接上鋁極耳，作為正極，在6(TC下烘干待用。把20g 鈦酸鋰、70g無定形二氧化鈦、2g導(dǎo)電石墨混合，然后在10(TC的真空干燥箱中 干燥12h，把8g PVDF溶解在100g陋P中，通過800轉(zhuǎn)高速攪拌3小時(shí)，制成 透明的均勻溶液，再把鈦酸鋰、無定形二氧化鈦、導(dǎo)電石墨等干燥后的混合物加 入PVDF的溶液中。然后，200轉(zhuǎn)高速攪拌2小時(shí)成為均勻的槳狀物，再均勻地 涂布在20jum厚的鎳合金箔上面，放入12(TC的鼓風(fēng)干燥箱中干燥24h，取出， 分切成為44醒X34誦的條狀，焊接上鎳極耳，作為負(fù)極，在6(TC下烘干待用。 把準(zhǔn)備的正極、負(fù)極和48鵬X40咖的NKK TF3500隔膜按照正極/隔膜/負(fù)極/ 隔膜交替層疊，成為方型，用鋁塑復(fù)合膜熱封，再注入0.7g LiBF4/PC+DEC的
電解液，然后熱封注液孔。之后進(jìn)行充電化成。化成后，得到充電電容電池。 權(quán)利要求書1 一種化學(xué)儲(chǔ)能裝置，1.5V充電電容電池，由正極、隔膜、負(fù)極、電解液和外 包裝構(gòu)成。磷酸鐵鋰的含量為0~98%，活性炭的比例為0~98%，聚乙烯、聚四 氟乙烯、聚氧化乙稀、丙烯酸酯、丁苯橡膠、聚偏氟乙烯的粘接劑1%~30%、炭 黑或者石墨粉末或者纖維導(dǎo)電劑1%~10%，且上述物質(zhì)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為 100%。負(fù)極材料由下列成分及其質(zhì)量百分含量組成。尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰 0%~98%，非晶態(tài)二氧化鈦0%~98%，聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氧化乙稀、丙烯 酸酯、聚偏氟乙烯粘接劑1~30%，炭黑或者石墨纖維或粉末導(dǎo)電劑1%~10%。 2按照權(quán)利要求1所述的可充電電容電池，其特征在于正極的磷酸鐵鋰的含量在 50~95%，活性炭含量在0~30%，導(dǎo)電劑的含量在0 2%，粘接劑的含量在 4%~10%。負(fù)極的鈦酸鋰含量50~595%，非品態(tài)Ti02的含量從0%~50%，導(dǎo)電 劑含量在5%~20%，粘接劑含量在2% 10%。
權(quán)利要求
1.一種1.5V的充電電容電池，包括金屬或者塑料或者塑料金屬復(fù)合的殼體，殼體內(nèi)裝填正極/隔膜/負(fù)極/隔膜卷繞或者疊層制成的電芯，以及填充的電解液，所述的隔膜是具有微孔的PP或PE或兩者結(jié)合構(gòu)成的復(fù)合薄膜，或者纖維的紙質(zhì)薄膜；所述的電解液為選自LiPF6、LiClO4、LiBOB、LiBF4的一種鋰鹽，溶解碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、乙二醇二甲醚、乙腈、碳酸甲乙酯、γ-丁內(nèi)酯溶劑的一種或者多種混合物的溶液，所述的金屬殼體，選自鋼材、鐵鍍鎳材料、鋁、銅；所述的塑料殼體，選自聚丙烯、聚乙稀，其特征在于，正極材料由以下成分及其質(zhì)量百分比含量組成磷酸鐵鋰0～98％，活性炭0～98％，聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氧化乙稀、丙烯酸酯、丁苯橡膠、聚偏氟乙烯的粘接劑1％～30％，炭黑或者石墨粉末或者纖維導(dǎo)電劑1％～10％；且正極各組分的質(zhì)量百分比之和為100％；負(fù)極材料由下列成分及其質(zhì)量百分含量組成尖晶石結(jié)構(gòu)鈦酸鋰0％～98％；非晶態(tài)二氧化鈦0％～98％；聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氧化乙稀、丙烯酸酯、聚偏氟乙烯粘接劑1～30％；炭黑或者石墨纖維或粉末導(dǎo)電劑1％～10％；且負(fù)極各組分的質(zhì)量百分比之和為100％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種1.5V的充電電容電池，屬于化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新。該充電電容電池包括正極、隔膜、電解液、負(fù)極組成。所述的正極中包含磷酸鐵鋰、活性炭、粘接劑、導(dǎo)電劑和集流體，所述的負(fù)極中包含尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰、非晶態(tài)二氧化鈦、粘接劑、導(dǎo)電劑和集流體。隔膜為具有微孔的聚丙烯、聚乙烯或者兩者構(gòu)成的復(fù)合薄膜，或者纖維制成的紙質(zhì)薄膜。電解液為鋰鹽溶解在有機(jī)物溶液中制成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，正極材料中含有能夠存儲(chǔ)較大的能量和能夠輸出較大的電流成分，同時(shí)負(fù)極具有大電流放電能力的成分，構(gòu)成了具有大電流放電強(qiáng)，小電流放電能力高特性的1.5V充電電容電池。該充電電容電池制備過程實(shí)施簡單。
文檔編號(hào)H01M10/38GK101162789SQ200710150199
公開日2008年4月16日 申請日期2007年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日
發(fā)明者吳曲勇, 李青海, 郝德利 申請人:山東神工海特電子科技有限公司