混合型电解电容器及其制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种混合型电解电容器及其制作方法。
【背景技术】
[0002] 电解电容器具有快速充放电特性，广泛应用于消费电子、通信、汽车电子、航空军 事领域。但是电子产品向着小型化的趋势发展，这就要求电解电容器的体积也要更小，而提 高电解电容器的能量密度，可以有效减小电解电容器的体积，更好地满足小体积的要求。混 合型电解电容器是采用高比容的超级电容器负极片，替代传统电解电容器中的负极片，大 大减小了负极片的体积；在相同体积和质量的前提下，使正极片的体积增大，从而提高了容 量。又E=1/2CV2，其中E为能量，C为容量，V为额定电压，混合型电解电容器的容量较相同 体积和质量的电解电容器明显提高，相应的能量密度也明显提高。而现有的混合型电解电 容器一般采用贵金属作为超级电容器电极活性材料，成本太高。
【发明内容】
[0003] 本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是 提供一种具有高能量密度、低成本、制备工艺简单的的混合型电解电容器及其制作方法。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案一是：一种混合型电解电容器，由正 极、负极、隔膜和电解质组成，所述正极连接电解电容器正极片，所述电解电容器正极片由 阀金属或一氧化铌和覆盖于阀金属或一氧化铌表面相应的阀金属的氧化物或一氧化铌的 氧化物构成，所述负极连接超级电容器负极片，所述超级电容器负极片由负极集流体和覆 盖于负极集流体表面包含负极活性材料的负极活性层构成，所述超级电容器负极活性材料 为导电聚合物、锂化合物、石墨烯、活性炭、纳米碳、碳凝胶、碳纤维、软碳、硬碳、石墨中的至 少一种或掺杂锂的导电聚合物、锂化合物、石墨烯、活性炭、纳米碳、碳凝胶、碳纤维、软碳、 硬碳、石墨中的至少一种。
[0005] 进一步地，所述阀金属为铝、钽、铌、钛、锆中的任一种。
[0006] 进一步地，所述电解电容器正极片表面还覆盖有固态导电层，所述固态导电层的 材料包含聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚苯乙烯及其衍生 物、聚呋喃及其衍生物、二氧化锰中的至少一种。
[0007] 进一步地，所述超级电容器负极活性材料中的导电聚合物为聚吡咯及其衍生物、 聚噻吩及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚苯乙烯及其衍生物、聚吡啶及其衍生物、聚对苯 及其衍生物、聚喹啉及其衍生物中的至少一种，所述锂化合物为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、 锂镍钴锰氧、锂镍钴氧、锂镍锰氧、钛酸锂、镍酸锂、钒酸锂、硅酸铁锂中的至少一种。
[0008] 进一步地，所述电解质为液态电解质或固态电解质，所述液态电解质为水系电解 液、有机体系电解液、离子液体电解液中的至少一种，所述固态电解质为无机固态电解质、 凝胶固态电解质、有机固态电解质中的至少一种。
[0009] 进一步地，所述混合型电解电容器还包含多个电解电容器正极片和多个超级电容 器负极片，多个电解电容器正极片和多个超级电容器负极片以串联、并联中的至少一种方 式连接。
[0010] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案二是：一种混合型电解电容器的制作 方法，按以下步骤进行： (1) 电解电容器正极片的制备：在阀金属或一氧化铌表面覆盖一层相应的阀金属的氧 化物或一氧化铌的氧化物，制成电解电容器正极片； (2) 正极的连接：将电解电容器正极片的阀金属或一氧化铌与正极连接； (3) 超级电容器负极片的制备：在超级电容器负极集流体表面覆盖至少一层包含负极 活性材料的负极活性层，制成超级电容器负极片； (4) 负极的连接：将超级电容器负极片的负极集流体与负极连接； (5) 封装：在电解电容器正极片与超级电容器负极片之间设置隔膜，添加电解质，多组 极片以串联、并联中的至少一种方式组装并封装成混合型电解电容器。
[0011] 进一步地，在步骤（1)中，在电解电容器正极片表面还覆盖至少一层固态导电层， 所述固态导电层的材料包含聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚 苯乙烯及其衍生物、聚呋喃及其衍生物、二氧化锰中的至少一种。
[0012] 进一步地，所述混合型电解电容器还包含多个电解电容器正极片和多个超级电容 器负极片，多个电解电容器正极片和多个超级电容器负极片以串联、并联中的至少一种方 式连接。
[0013] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该混合型电解电容器具有高能量密 度、低成本、制备工艺简单的优点。
[0014] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细的说明。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明实施例1的结构示意图。
[0016] 图2为本发明实施例2的结构示意图。
[0017] 图中：1-阀金属或一氧化铌，2-阀金属的氧化物或一氧化铌的氧化物，3-固态导 电层，4-电解电容器正极片，5-超级电容器负极集流体，6-超级电容器负极活性层，7-超级 电容器负极片，8-隔膜，9-电解质，10-正极，11-负极。
【具体实施方式】
[0018] 如图1~2所示，一种混合型电解电容器，由正极10、负极11、隔膜8和电解质9组 成，所述正极10连接电解电容正极片4,所述电解电容器正极片4由阀金属或一氧化铌1 和覆盖于阀金属或一氧化铌1表面相应的阀金属的氧化物或一氧化铌的氧化物2构成，所 述负极11连接超级电容器负极片7,所述超级电容器负极片7由超级电容器负极集流体5 和覆盖于负极集流体5表面包含负极活性材料的超级电容器负极活性层6构成，所述超级 电容器负极活性材料为导电聚合物、锂化合物、石墨烯、活性炭、纳米碳、碳凝胶、碳纤维、软 碳、硬碳、石墨中的至少一种或掺杂锂的导电聚合物、锂化合物、石墨烯、活性炭、纳米碳、碳 凝胶、碳纤维、软碳、硬碳、石墨中的至少一种。
[0019] 本发明是通过涂布、喷涂、浸渍、印刷、打印、化学反应、电化学反应、热反应或溅射 沉积方式在负极集流体5表面覆盖超级电容器负极活性层6。所述超级电容器负极集流体5 为铝、铜、镍、钽、钛、铅、不锈钢、碳、石墨、导电聚合物或石墨烯中的至少一种的箔、网或块。
[0020] 在本发明中，所述超级电容器为双电层电容器、电化学电容器、赝电容器、锂离子 电容器中的任一种。
[0021] 在本发明中，所述阀金属为铝、钽、铌、钛、锆中的任一种。其表面覆盖的氧化物为 相应的阀金属的氧化物或一氧化铌的氧化物2(如五氧化二铌)。例如：阀金属为铝箔，其表 面的氧化物为三氧化二铝；阀金属为钽块，其表面的氧化物为五氧化二钽。
[0022] 在本发明中，所述阀金属的氧化物或一氧化铌的氧化物2表面还可以覆盖有固态 导电层3,所述固态导电层3的材料包含聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚苯胺及 其衍生物、聚苯乙烯及其衍生物、聚呋喃及其衍生物、二氧化锰中的至少一种。本发明是通 过涂布、喷涂、浸渍、印刷、打印、化学反应、电化学反应、热反应或溅射沉积方式在阀金属的 氧化物或一氧化铌的氧化物2表面覆盖固态导电层3。
[0023] 在本发明中，所述超级电容器负极活性材料中的导电聚合物为聚吡咯及其衍生 物、聚噻吩及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚苯乙烯及其衍生物、聚吡啶及其衍生物、聚对 苯及其衍生物、聚喹啉及其衍生物中的至少一种。所述锂化合物为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁 锂、锂镍钴锰氧、锂镍钴氧、锂镍锰氧、钛酸锂、镍酸锂、钒酸锂、硅酸铁锂中的至少一种。
[0024] 在本发明中，所述电解质9为液态电解质或固态电解质，所述液态电解质为水系 电解液、有机体系电解液、离子液体电解液中的至少一种，所述固态电解质为无机固态电解 质、凝胶固态电解质、有机固态电解质中的至少一种。
[0025] 在本发明中，所述混合型电解电容器还包含多个电解电容器正极片和多个超级电 容器负极片，多个电解电容器正极片和多个超级电容器负极片以串联、并联中的至少一种 方式连接。
[0026] 在本发明中，该混合型电容器的制造方法，按以下步骤进行： (1) 电解电容器正极片