一种兼具锌离子电池和超级电容器的混合储能器件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种兼具锌离子电池和超级电容器的混合储能器件，包括芯体、电解质和壳体，芯体是由正极、负极、置于二者之间的隔膜组成，正负极分别是由活性物质、导电剂粘附在集流体上制成。正极活性物质有二种，第一正极活性物质为复合金属氧化物，第二种正极活性物质为能够进行离子可逆吸附的炭材料；负极活性物质有二种，第一种负极活性物质为锌，第二种负极活性物质为能够进行离子可逆吸附的炭材料，电解液是由锌盐与去离子水组成。所用的复合金属氧化物制备工艺简单，环境友好。
【专利说明】一种兼具锌离子电池和超级电容器的混合储能器件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种兼具锌离子电池和超级电容器的混合储能器件，属于电池和超级电容器【技术领域】。
【背景技术】
[0002]节能及新能源汽车的不断发展，促进了锂离子电池、燃料电池、超级电容器、金属空气电池等动力电源技术的不断提升。然而，目前所用的动力电源能量密度较低，汽车续驶里程短；功率密度较小，汽车启动、爬坡及加速性能差；重量体积大，安装不便；使用寿命短，不能与整车相同；成本较高，整车综合成本居高不下；工作温度范围窄，适应差；充电时间长，配套设施投入大。 这些原因阻碍了动力电源在节能及新能源汽车上的大规模应用。
[0003]近年来，人们一方面开发新体系电池，提升原有电池性能；另一方面，将功率特性、能量特性明显的动力电池内/外匹配组合起来使用，满足节能及新能源汽车的使用要求。例如，将锂离子电池与超级电容器通过外部管理系统组成复合电源，作为汽车的动力源，超级电容器可以在启动、加速、爬坡等大功率输出工况工作，锂离子电池提供汽车的续驶里程所需动力，二者的组合，提高了汽车的动力性能，延长了电池的使用寿命；而内部结合，是将某一种动力电池的特征元素与另外一种动力电池的特征元素，通过体系的优化设计，在同一单体内融合，使其兼具两种动力电池的特征，实现功率密度、能量密度的提高，例如，将具有锂离子嵌脱的石墨材料与形成双电层的活性炭融合在一起，制成锂离子电容器，通过锂离子的“扶摇椅”传输进行储能。
[0004]与锂离子电池类似，新近出现的锌离子电池，作为一种新型的可充电二次电池，也具有“扶摇椅”式储能特点。充电时，锌离子从正极脱出，经过电解液，在负极沉积?’放电时，负极锌溶解为锌离子，经过电解液，嵌入到氧化猛正极材料中(Angew.Chem.1nt.Ed.2012，51，933 - 935)，其反应机理如下:
jrZn2+ + 2xe — + MnO2 I Zn JVInO2
Zn I Zn2+ + 2e
申请号 200910106650.3，申请号 200910036704.3，申请号 200910179722.7，申请号 200910205640.5，申请号 200910188791.4，申请号 200910188792.9，申请号200910238912.1的中国专利报道了锌离子电池及其制备方法。锌离子电池的发展，为超级电容器的发展提供了新的结合点。
[0005]超级电容器是一种介于电池与普通电容之间的储能器件，按照储能机理可以分为双电层电容器和电化学电容器，双电层电容器依靠正负极的碳材料可逆吸附离子进行储能，电化学电容器除了具有双电层储能外，还存在氧化还原反应，产生部分赝电容，比能量大幅提高。将目前已有的电池材料与活性炭组合，开发混合型电化学电容器是超级电容器发展的一个重要方向。
[0006]1997年俄罗斯的ESMA公司将水系AC/Ni (OH)2超级电容器成功用于汽车动力系统，为电池与超级电容器混合储能器件的快速发展奠定了基础。日本的JM Energy、旭化成、NEC-TOKIN、ACT、帝客、FDK、太阳诱电、日立化成等研究开发锂离子电容器，部分已经实现商品化，日本富士重工业株式会社(
【发明者】荣常如, 韩金磊, 陈书礼, 张克金, 魏晓川, 王丹 申请人:中国第一汽车股份有限公司