可充电电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种可充电电池，尤其涉及一种在一次电池基础上改进的可充电电 池。
【背景技术】
[0002] 电池储能是一种常见的电能存储技术，常见的储能电池可W根据能否反复充放电 循环使用而分为一次电池与二次电池，其中一次电池是放电后不能再充电使其复原的电 池，包括锋儘电池、裡金属电池等，二次电池则是指在电池放电后可通过充电的方式使活性 物质激活而继续使用的电池，包括铅酸电池、媒氨电池、裡离子电池等。将废弃的一次电池 变为可充电电池可W节约能源，降低电池成本，一直是能源领域研究的热口课题。关于一 次电池的可充电性研究已有相关报道，现有技术中一种可充电锋儘电池的充电次数可达到 100次W上，然而实现上述可充电性能需要；1)放电时需要严格控制放电终止电压，只能放 出其容量的1/3 ;2)充电时需要按规定的渭流限压。上述放电与充电过程中的条件限制影 响了该可充电锋儘电池的性能，阻碍了其大规模推广应用。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，确有必要提供一种在现有一次电池基础上改进的可充电电池。
[0004] -种可充电电池，包括一复合正极、一复合负极、一隔膜W及电解液，所述复合正 极与所述复合负极均为层状结构，相对设置于所述隔膜的两侧；所述复合正极包括依次层 叠设置的第一超级电容器材料层、电池正极材料层W及正极集流体，其中所述第一超级电 容器材料层靠近所述隔膜设置，一具有良好导电性能的正极连接体同时与该第一超级电容 器材料层及集流体接触设置，实现该第一超级电容器材料层与集流体之间的电连接；所述 复合负极包括层叠设置的第二超级电容器材料层与电池负极材料层，所述第二超级电容器 材料层靠近所述隔膜设置。
[0005] 相较于现有技术，本发明提供的可充电电池在现有一次电池结构的基础上增加超 级电容器材料层与连接体，电池正极材料层、电池负极材料层构成的电池系统与第一超级 电容器材料层、第二超级电容器材料层构成的超级电容器系统协同作用，循环充电次数可 W达到1000次W上。
【附图说明】
[0006] 图1为本发明实施例提供的可充电电池结构示意图。
[0007] 图2为图1所示可充电电池延II-II线的剖视图。
[0008] 图3为本发明提供的超级电容器材料层的局部放大图。
[0009] 图4为本发明实施例提供的碳纳米管/聚苯胺复合材料扫描电镜照片。
[0010] 图5为本发明提供的可充电电池放电过程原理图。
[0011] 图6为本发明提供的可充电电池充电过程原理图。
[0012] 图7为本发明提供的可充电电池电位窗为0-1. 8V时的恒流充放电曲线。
[0013] 图8为本发明提供的可充电电池电位窗为0-1. 5V时的恒流充放电曲线。
[0014] 图9为本发明提供的可充电电池电位窗为0-1. 5V时的库伦效率和比容量循环性 能曲线。
[0015] 图10为本发明提供的可充电电池电位窗为0. 7-1. 5V时的恒流充放电曲线。
[0016] 主要元件符号说明
如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步说明本发明。
【具体实施方式】
[0017] 下面将结合附图及具体实施例对本发明提供的可充电电池作进一步的详细说明。
[0018] 请一并参阅图1与图2,本发明实施例提供一种可充电电池10,包括；一复合正极 12、一复合负极13、一隔膜14 W及电解液15,所述复合正极12与所述复合负极13均为层 状结构，相对设置于所述隔膜14的两侧；所述复合正极12包括依次层叠设置的第一超级电 容器材料层122、电池正极材料层124 W及正极集流体126,其中所述第一超级电容器材料 层122靠近所述隔膜14设置，一正极连接体129同时与该第一超级电容器材料层122及正 极集流体126接触设置，实现该第一超级电容器材料层122与正极集流体126之间的电连 接；所述复合负极13包括层叠设置的第二超级电容器材料层132与电池负极材料层134， 所述第二超级电容器材料层132靠近所述隔膜14设置。
[0019] 所述第一超级电容器材料层122及第二超级电容器材料层132由碳纳米管/聚苯 胺复合材料构成。图3为所述碳纳米管/聚苯胺复合材料的局部放大图。所述碳纳米管/ 聚苯胺复合材料包括一碳纳米管网状结构116及一导电聚合物聚苯胺层114,其中虚线代 表一根碳纳米管112。所述碳纳米管网状结构116由多个碳纳米管112相互连接形成。相 邻的碳纳米管112之间通过范德华力相互连接。所述碳纳米管/聚苯胺复合材料中，碳纳 米管网状结构116作为骨架，所述聚苯胺层114包覆在所述碳纳米管网状结构116中的碳 纳米管112的表面，即，所述碳纳米管网状结构116可支撑该聚苯胺层114,使得该聚苯胺层 114可分布在碳纳米管112的表面。此外，所述碳纳米管网状结构116具有多个微孔118。 送些微孔118是由多个碳纳米管112所围成，且每一个微孔118的内表面均设置有上聚苯 胺层114。所述微孔的尺寸范围为60纳米^400纳米。此外，所述碳纳米管/聚苯胺复合材 料还具有优良的机械性能，可W任意折叠与弯曲。
[0020] 所述碳纳米管112包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或 几种。单壁碳纳米管的直径优选为0. 5纳米^50纳米，双壁碳纳米管的直径优选为1. 0纳 米^50纳米，多壁碳纳米管的直径优选为1. 5纳米^50纳米。所述碳纳米管的长度优选为 在100纳米到10毫米之间。本实施例中，所述碳纳米管112形成的碳纳米管网状结构116 为一无序排列的碳纳米管网状结构。所谓"无序"即指碳纳米管网状结构116中的碳纳米 管112的排列方式为无规则排列或各向同性排列。所述无序排列的碳纳米管112通过范德 华力相互吸引、相互缠绕、均匀分布。优选地，所述碳纳米管112基本平行于碳纳米管网状 结构116的表面。所述无序排列的碳纳米管网状结构包括真空抽滤法制备的无序排列的碳 纳米管纸W及碳纳米管粉末经过15MPa W上的压力压平形成的碳纳米管片等。
[0021] 本实施例中所述碳纳米管/聚苯胺复合材料可W通过如下方法制得： (1) 将制备好的碳纳米管网状结构浸没于40ml的苯胺溶液中，静置10分钟，所述苯胺 溶液中含有0. 002M苯胺单体与0. 04M盐酸； (2) 向上述溶液中缓慢加入经过预冷处理的40ml 0. 002M的过硫酸倭溶液，并将上述 混合溶液于〇°C条件下静置24h ; (3) 从溶液中取出碳纳米管层并去除多余的反应液，于8(TC真空条件下干燥约12h。
[0022] 所述碳纳米管/聚苯胺复合材料厚度约为50微米，具有非常好的柔性，可W任意 折叠与弯曲。图4为本发明实施例提供的碳纳米管/聚苯胺复合材料扫描电镜照片，中可 W清晰看出所述碳纳米管/聚苯胺复合材料具有多个纳米微孔结构。
[0023] 所述电池正极材料层124与电池负极材料层134分别为一次电池的正极材料与负 极材料制成。该一次电池包括锋儘电池、裡金属电池等。本实施例中选用的一次电池为锋 儘电池，其正极材料主要为二氧化儘，负极材料为金属锋。
[0024] 所述电池正极材料层124远离隔膜14的表面与一正极集流体126紧密贴合，所述 正极集流体126由导电性强的金