一種混合型電容器及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種混合型電容器及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 超級電容器是一種介于電池和電容器之間的新型元器件，具有比鋰離子電池高的 功率密度和比電解電容器高的能量密度。但超級電容器的等效串聯(lián)電阻太大，導(dǎo)致其頻率 特性差，如IkHz頻率下超級電容器的容量急劇下降，極大限制了其在電路中的應(yīng)用。電解 電容器的容量小，但等效串聯(lián)電阻低，頻率特性比超級電容器好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了有效利用超級電容器的超大容量和電解電容器的低等效串聯(lián)電阻及其優(yōu)良 的頻率特性，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題提供一種具有大容量、低等效串聯(lián)電阻、優(yōu)良頻率 特性的混合型電容器及其制作方法。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案一是：一種混合型電容器，由正極、負(fù) 極、隔膜和電解質(zhì)組成，所述正極分別連接超級電容器正極片和電解電容器正極片，所述超 級電容器正極片由正極集流體和覆蓋于正極集流體表面包含正極活性材料的正極活性層 構(gòu)成，所述電解電容器正極片由閥金屬或一氧化鈮和覆蓋于閥金屬或一氧化鈮表面相應(yīng)的 閥金屬的氧化物或一氧化鈮的氧化物構(gòu)成，所述電解電容器正極片表面再覆蓋固態(tài)導(dǎo)電 層，所述負(fù)極分別連接超級電容器負(fù)極片和覆蓋在電解電容器正極片表面的固態(tài)導(dǎo)電層， 所述超級電容器正極片與覆蓋在電解電容器正極片表面的固態(tài)導(dǎo)電層之間不直接接觸，所 述超級電容器負(fù)極片由負(fù)極集流體和覆蓋于負(fù)極集流體表面包含負(fù)極活性材料的負(fù)極活 性層構(gòu)成。
[0005] 進(jìn)一步地，所述固態(tài)導(dǎo)電層表面還覆蓋有第一負(fù)極引出層，所述固態(tài)導(dǎo)電層通過 第一負(fù)極引出層與負(fù)極連接，所述第一負(fù)極引出層的材料包含碳、石墨烯、導(dǎo)電聚合物、二 氧化錳中的至少一種，所述碳為乙炔黑、科琴黑、炭黑、活性炭、納米碳、碳凝膠、碳纖維、軟 碳、硬碳、石墨中的至少一種，所述導(dǎo)電聚合物為聚吡咯及其衍生物、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、聚呋喃及其衍生物中的至少一種。
[0006] 進(jìn)一步地，所述第一負(fù)極引出層表面還覆蓋有第二負(fù)極引出層，所述固態(tài)導(dǎo)電層 通過第二負(fù)極引出層與負(fù)極連接，所述第二負(fù)極引出層的材料包含銀、銅、鉛、鎳、鋅、錫、金 中的至少一種。
[0007] 進(jìn)一步地，所述閥金屬為鋁、鉭、鈮、鈦、鋯中的任一種。所述固態(tài)導(dǎo)電層的材料包 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、二氧化錳中的至少一種。
[0008] 進(jìn)一步地，所述超級電容器的正極活性材料和負(fù)極活性材料分別為碳、石墨烯、金 屬氧化物、導(dǎo)電聚合物、鋰化合物中的至少一種或摻雜鋰的碳、石墨烯、金屬氧化物、導(dǎo)電聚 合物、鋰化合物中的至少一種，所述碳為活性炭、納米碳、碳凝膠、碳纖維、軟碳、硬碳、石墨 中的至少一種，所述金屬氧化物為錳、釕、鈷、鎳、釩的氧化物中的至少一種，所述導(dǎo)電聚合 物為聚吡咯及其衍生物、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、聚對苯及其衍生物、聚喹啉及其衍生物中的至少一種，所述鋰化合物為鈷 酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鋰鎳鈷錳氧、鋰鎳鈷氧、鋰鎳錳氧、鈦酸鋰、鎳酸鋰、釩酸鋰、硅酸鐵 鋰中的至少一種。
[0009] 進(jìn)一步地，所述電解質(zhì)為液態(tài)電解質(zhì)或固態(tài)電解質(zhì)，所述液態(tài)電解質(zhì)為水系電解 液、有機(jī)體系電解液、離子液體電解液中的至少一種，所述固態(tài)電解質(zhì)為無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)、 凝膠固態(tài)電解質(zhì)、有機(jī)固態(tài)電解質(zhì)中的至少一種。
[0010] 進(jìn)一步地，所述混合型電容器還包含多個超級電容器正極片和負(fù)極片，多個超級 電容器正極片和負(fù)極片之間以串聯(lián)、并聯(lián)中的至少一種方式連接；所述混合型電容器還包 含多個表面覆蓋固態(tài)導(dǎo)電層的電解電容器正極片，多個表面覆蓋固態(tài)導(dǎo)電層的電解電容器 正極片之間以并聯(lián)方式連接。
[0011] 進(jìn)一步地，所述超級電容器與電解電容器的容量比為1〇〇: 1~1:10或50:1飛：1。
[0012] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案二是：一種混合型電解電容器的制作 方法，按以下步驟進(jìn)行： (1) 電解電容器正極片的制備：在閥金屬或一氧化鈮表面覆蓋一層相應(yīng)的閥金屬的氧 化物或一氧化鈮的氧化物，制成電解電容器正極片； (2) 固態(tài)導(dǎo)電層的制備：在電解電容器正極片表面再覆蓋至少一層固態(tài)導(dǎo)電層； (3) 超級電容器正極片的制備：在超級電容器正極集流體表面覆蓋至少一層包含正極 活性材料的正極活性層，制成超級電容器正極片，所述超級電容器正極片與覆蓋在電解電 容器正極片表面的固態(tài)導(dǎo)電層之間不直接接觸； (4) 正極的連接：將電解電容器正極片的閥金屬或一氧化鈮和超級電容器正極片的正 極集流體分別與正極連接； (5) 超級電容器負(fù)極片的制備：在超級電容器負(fù)極集流體表面覆蓋至少一層包含負(fù)極 活性材料的負(fù)極活性層，制成超級電容器負(fù)極片； (6) 負(fù)極的連接：將覆蓋在電解電容器正極片表面的固態(tài)導(dǎo)電層和超級電容器負(fù)極片 的負(fù)極集流體分別與負(fù)極連接； (7) 封裝：在超級電容器正極片與超級電容器負(fù)極片之間設(shè)置隔膜，添加電解質(zhì)，多組 極片以串聯(lián)、并聯(lián)中的至少一種方式組裝并封裝成混合型電容器。
[0013] 進(jìn)一步地，在步驟（2)中，所述固態(tài)導(dǎo)電層表面還覆蓋有第一負(fù)極引出層，所述固 態(tài)導(dǎo)電層通過第一負(fù)極引出層與負(fù)極連接，所述第一負(fù)極引出層的材料包含碳、石墨烯、導(dǎo) 電聚合物、二氧化錳中的至少一種，所述碳為乙炔黑、科琴黑、炭黑、活性炭、納米碳、碳凝 膠、碳纖維、軟碳、硬碳、石墨中的至少一種，所述導(dǎo)電聚合物為聚吡咯及其衍生物、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、聚呋喃及其衍生物中的至少一種。
[0014] 進(jìn)一步地，在步驟（2)中，所述第一負(fù)極引出層表面還覆蓋有第二負(fù)極引出層，所 述固態(tài)導(dǎo)電層通過第二負(fù)極引出層與負(fù)極連接，所述第二負(fù)極引出層的材料包含銀、銅、 鉛、鎳、鋅、錫、金中的至少一種。
[0015] 進(jìn)一步地，所述混合型電容器還包含多個超級電容器正極片和負(fù)極片，多個超級 電容器正極片和負(fù)極片之間以串聯(lián)、并聯(lián)中的至少一種方式連接；所述混合型電容器還包 含多個表面覆蓋固態(tài)導(dǎo)電層的電解電容器正極片，多個表面覆蓋固態(tài)導(dǎo)電層的電解電容器 正極片之間以并聯(lián)方式連接。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：該混合型電容器具有大容量、低等效 串聯(lián)電阻、優(yōu)良頻率特性的優(yōu)點(diǎn)。
[0017] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖中：1-閥金屬或一氧化鈮，2-閥金屬的氧化物或一氧化鈮的氧化物，3-固態(tài)導(dǎo) 電層，4-電解電容器正極片，5-超級電容器正極集流體，6-超級電容器正極活性層，7-超 級電容器正極片，8-超級電容器負(fù)極集流體，9-超級電容器負(fù)極活性層，10-超級電容器負(fù) 極片，11-正極，12-負(fù)極，13-隔膜，14-電解質(zhì)15-第一負(fù)極引出層，16-第二負(fù)極引出層。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 如圖1~3所示，一種混合型電容器，由正極11、負(fù)極12、隔膜13和電解質(zhì)14組成， 所述正極11分別連接超級電容器正極片7和電解電容器正極片4,所述超級電容器正極片 7由正極集流體5和覆蓋于正極集流體5表面包含正極活性材料的正極活性層6構(gòu)成，所述 電解電容器正極片4由閥金屬或一氧化鈮1和覆蓋于閥金屬或一氧化鈮1表面相應(yīng)的閥金 屬的氧化物或一氧化鈮的氧化物2構(gòu)成，所述電解電容器正極片4表面再覆蓋固態(tài)導(dǎo)電層 3,所述負(fù)極12分別連接超級電容器負(fù)極片10和覆蓋在電解電容器正極片4表