具有超级电容器和锌银电池综合性能的新型电源的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电池电源【技术领域】，具体公开了一种具有超级电容器和锌银电池综合性能的新型电源。该电源包括电解液、正极、隔膜以及负极，其中，正极与负极由隔膜隔开；正极、负极以及隔膜放置于电池外壳中，并在其中填充有电解液；正极同时具有锌银电池正极和超级电容器正极的综合能力；负极同时具有锌银电池负极和超级电容器负极的综合能力。该电源综合了超级电容器比功率高与锌银电池能量大的优势，克服了现有锌银电池大电流脉冲放电时，电池极化急剧加大，内部损耗增加，储能效率降低，电压大幅波动等问题，减少体积和重量，提高电压精度和比能。
【专利说明】具有超级电容器和锌银电池综合性能的新型电源
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于电池电源【技术领域】，具体涉及一种具有超级电容器和锌银电池综合性能的新型电源。
【背景技术】
[0002]不断发展的航天能源，要求在常规恒功率放电的基础上，具有大电流脉冲放电的能力，达到脉冲工作电流为电池容量的几十倍。
[0003]若采用目前锌银电池设计技术，由于大电流脉冲放电时，电池极化急剧加大，内部损耗增加，储能效率降低，电压大幅波动等，引起驱动这些脉动负载的能力不足，需要增加正、负极40%、体积增大30%以上才能具有足够的大电流脉冲放电的能力，保证电压精度需求。这对于严格限制体积和重量的航天能源是无法接受的。[0004]超级电容器是储能器件在能量和功率上的有机结合，能满足间歇式脉冲大电流放电要求，具有比功率高、循环寿命长、充放电效率高等特点。但从目前产品看，超级电容器的比能量与锌银电池相比相差很大，仅约为锌银电池的5%，显然储能不足，而要实现大容量储能十分困难。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种具有超级电容器和锌银电池综合性能的新型电源，解决现有锌银电池大电流脉冲放电时，电池极化急剧加大，内部损耗增加，储能效率降低，电压大幅波动等问题，减少体积和重量，提高电压精度和比能。
[0006]本发明的技术方案如下:一种具有超级电容器和锌银电池综合性能的新型电源，该电源包括电解液、正极、隔膜以及负极，其中，正极与负极由隔膜隔开；正极、负极以及隔膜放置于电池外壳中，并在其中填充有电解液；正极同时具有锌银电池正极和超级电容器正极的综合能力；负极同时具有锌银电池负极和超级电容器负极的综合能力。
[0007]所述的正极是将包含石墨烯和活性银粉的复合正极材料通过压制或粘附着在经过电化学处理的具有蜂窝状结构的电极集流体上形成具备超级电容器和锌银电池性能的正极。
[0008]所述的负极是将包含电解锌粉、碱性超级电容器用碳材料、导电剂和粘结剂的复合负极材料通过压制或粘附着在经过电化学处理的具有蜂窝状结构的电极集流体上形成具备超级电容器和锌银电池性能的负极。
[0009]所述的正极中石墨烯和活性银粉重量配比为:石墨烯f 3份，活性银粉97~99份。
[0010]所述的石墨烯导电率在106S/m以上，比表面积25(T300m2/g，粒度为I~IOy m，厚度I^lOnm ;所述的活性银粉的视密度小于0.7g/cm3。
[0011]所述的负极(5)中电解锌粉、碱性超级电容器用碳材料、导电剂和粘结剂，其重量配比为:电解锌粉9广95份，碱性超级电容器用碳材料f 3份，导电剂0.5^2份，粘结剂2~5份。[0012]所述的电解锌粉的视密度小于0.6g/cm3 ;碱性超级电容器用碳材料的比表面积为1700?2000m2/g，粒度为 5?8 u m。
[0013]本发明的显著效果在于:本发明所述的一种具有超级电容器和锌银电池综合性能的新型电源综合了超级电容器比功率高与锌银电池能量大的优势，克服了现有锌银电池大电流脉冲放电时，电池极化急剧加大，内部损耗增加，储能效率降低，电压大幅波动等问题，减少体积和重量，提高电压精度和比能。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明所述的一种具有超级电容器和锌银电池综合性能的新型电源结构示意图；
[0015]图2为图1的原理性示意图；
[0016]图中:1、电池外壳；2、电解液；3、正极；4、隔膜；5、负极；6、锌银电池正极；7、锌银电池隔膜；8、锌银电池负极；9、超级电容器正极；10、超级电容器隔膜；11、超级电容器负极。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0018]实施例1
[0019]如图1、图2所示，一种具有超级电容器和锌银电池综合性能的新型电源，包括电解液2、正极3、隔膜4以及负极5 ;正极3与负极5由隔膜4隔开，正极3、负极5以及隔膜4放置于电池外壳I中，并在其中填充有电解液2，其中，正极3具有锌银电池正极6和超级电容器正极9的综合能力，负极5具有锌银电池负极8和超级电容器负极11的综合能力，隔膜4具备锌银电池隔膜7和超级电容器隔膜10的功能，并能适应正极3与负极5的要求；正极3是将包含石墨烯和活性银粉的复合正极材料通过压制或粘附着在经过电化学处理的具有蜂窝状结构的电极集流体上形成具备超级电容器和锌银电池性能的正极，其中，石墨烯I份，活性银粉99份，石墨烯的导电率在106S/m以上，比表面积200m2/g，粒度为I y m,厚度2nm ;活性银粉视密度小于0.7g/cm3 ;负极3是将包含电解锌粉、碱性超级电容器用碳材料、导电剂和粘结剂的复合负极材料通过压制或粘附着在经过电化学处理的具有蜂窝状结构的电极集流体上形成具备超级电容器和锌银电池性能的负极，其中，电解锌粉、碱性超级电容器用碳材料、导电剂和粘结剂，其重量配比为:视密度小于0.6g/cm3的锌粉91份，碱性超级电容器用碳材料3份，导电剂I份，粘结剂5份，碱性超级电容器用碳材料的比表面积为1700m2/g，粒度为5iim，在45%的KOH溶液中稳定，按配比称量锌粉、碱性超级电容器用碳材料、导电剂、粘结剂，添加适量水后采用搅拌分散均匀涂覆。
[0020]实施例2
[0021]如图1、图2所示，一种具有超级电容器和锌银电池综合性能的新型电源，包括电解液2、正极3、隔膜4以及负极5 ;正极3与负极5由隔膜4隔开，正极3、负极5以及隔膜4放置于电池外壳I中，并在其中填充有电解液2，其中，正极3具有锌银电池正极6和超级电容器正极9的综合能力，负极5具有锌银电池负极8和超级电容器负极11的综合能力，隔膜4具备锌银电池隔膜7和超级电容器隔膜10的功能，并能适应正极3与负极5的要求；正极3是将包含石墨烯和活性银粉的复合正极材料通过压制或粘附着在经过电化学处理的具有蜂窝状结构的电极集流体上形成具备超级电容器和锌银电池性能的正极，其中，石墨烯2份，活性银粉98份，石墨烯的导电率在106S/m以上，比表面积250m2/g，粒度为5 u m,厚度6nm ;活性银粉视密度小于0.7g/cm3 ;负极3是将包含电解锌粉、碱性超级电容器用碳材料、导电剂和粘结剂的复合负极材料通过压制或粘附着在经过电化学处理的具有蜂窝状结构的电极集流体上形成具备超级电容器和锌银电池性能的负极，其中，电解锌粉、碱性超级电容器用碳材料、导电剂和粘结剂，其重量配比为:视密度小于0.6g/cm3的锌粉95份，碱性超级电容器用碳材料I份，导电剂2份，粘结剂2份，碱性超级电容器用碳材料的比表面积为1850m2/g，粒度为6iim，在45%的KOH溶液中稳定，按配比称量锌粉、碱性超级电容器用碳材料、导电剂、粘结剂，添加适量水后采用搅拌分散均匀涂覆。
[0022]实施例3
[0023]如图1、图2所示，一种具有超级电容器和锌银电池综合性能的新型电源，包括电解液2、正极3、隔膜4以及负极5 ;正极3与负极5由隔膜4隔开，正极3、负极5以及隔膜4放置于电池外壳I中，并在其中填充有电解液2，其中，正极3具有锌银电池正极6和超级电容器正极9的综合能力，负极5具有锌银电池负极8和超级电容器负极11的综合能力，隔膜4具备锌银电池隔膜7和超级电容器隔膜10的功能，并能适应正极3与负极5的要求；正极3是将包含石墨烯和活性银粉的复合正极材料通过压制或粘附着在经过电化学处理的具有蜂窝状结构的电极集流体上形成具备超级电容器和锌银电池性能的正极，其中，石墨烯3份，活性银粉97份，石墨烯的导电率在106S/m以上，比表面积300m2/g，粒度为10 y m，厚度Ilnm ;活性银粉视密度小于0.7g/cm3 ;负极3是将包含电解锌粉、碱性超级电容器用碳材料、导电剂和粘结剂的复合负极材料通过压制或粘附着在经过电化学处理的具有蜂窝状结构的电极集流体上形成具备超级电容器和锌银电池性能的负极，其中，电解锌粉、碱性超级电容器用碳材料、导电剂和粘结剂，其重量配比为:视密度小于0.6g/cm3的锌粉91份，碱性超级电容器用碳材料3份，导电剂I份，粘结剂5份，碱性超级电容器用碳材料的比表面积为2000m2/g，粒度为8iim，在45%的KOH溶液中稳定，按配比称量锌粉、碱性超级电容器用碳材料、导电剂、粘结剂，添加适量水后采用搅拌分散均匀涂覆。
【权利要求】
1.一种具有超级电容器和锌银电池综合性能的新型电源，其特征在于:该电源包括电解液(2)、正极(3)、隔膜(4)以及负极(5)，其中，正极(3)与负极(5)由隔膜(4)隔开；正极(3)、负极(5)以及隔膜(5)放置于电池外壳(I)中，并在其中填充有电解液(2);正极(3)同时具有锌银电池正极(6 )和超级电容器正极(9 )的综合能力；负极(5 )同时具有锌银电池负极(8)和超级电容器负极(11)的综合能力。
2.根据权利要求1所述的一种具有超级电容器和锌银电池综合性能的新型电源，其特征在于:所述的正极(3)是将包含石墨烯和活性银粉的复合正极材料通过压制或粘附着在经过电化学处理的具有蜂窝状结构的电极集流体上形成具备超级电容器和锌银电池性能的正极。
3.根据权利要求1所述的一种具有超级电容器和锌银电池综合性能的新型电源，其特征在于:所述的负极(5)是将包含电解锌粉、碱性超级电容器用碳材料、导电剂和粘结剂的复合负极材料通过压制或粘附着在经过电化学处理的具有蜂窝状结构的电极集流体上形成具备超级电容器和锌银电池性能的负极。
4.根据权利要求2所述的一种具有超级电容器和锌银电池综合性能的新型电源，其特征在于:所述的正极(3)中石墨烯和活性银粉重量配比为:石墨烯广3份，活性银粉97、9份。
5.根据权利要求2或4所述的一种具有超级电容器和锌银电池综合性能的新型电源，其特征在于:所述的石墨烯导电率在106S/m以上，比表面积25(T300m2/g，粒度为1~10 y m，厚度flOnm ;所述的活性银粉的视密度小于0.7g/cm3。
6.根据权利要求3所述的一种具有超级电容器和锌银电池综合性能的新型电源，其特征在于:所述的负极(5)中电解锌粉、碱性超级电容器用碳材料、导电剂和粘结剂，其重量配比为:电解锌粉9广95份，碱性超级电容器用碳材料f 3份，导电剂0.5^2份，粘结剂2~5份。
7.根据权利要求3或6所述的一种具有超级电容器和锌银电池综合性能的新型电源，其特征在于:所述的电解锌粉的视密度小于0.6g/cm3 ;碱性超级电容器用碳材料的比表面积为 170(T2000m2/g，粒度为 5~8 u m。
【文档编号】H01G11/08GK103531854SQ201210231034
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年7月4日 优先权日:2012年7月4日
【发明者】徐祯祥, 黄玉平, 贺必新, 肖翀, 闫丽媛 申请人:北京精密机电控制设备研究所, 中国运载火箭技术研究院