具有超級電容器和鋅銀電池綜合性能的新型電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電池電源【技術(shù)領(lǐng)域】，具體公開了一種具有超級電容器和鋅銀電池綜合性能的新型電源。該電源包括電解液、正極、隔膜以及負極，其中，正極與負極由隔膜隔開；正極、負極以及隔膜放置于電池外殼中，并在其中填充有電解液；正極同時具有鋅銀電池正極和超級電容器正極的綜合能力；負極同時具有鋅銀電池負極和超級電容器負極的綜合能力。該電源綜合了超級電容器比功率高與鋅銀電池能量大的優(yōu)勢，克服了現(xiàn)有鋅銀電池大電流脈沖放電時，電池極化急劇加大，內(nèi)部損耗增加，儲能效率降低，電壓大幅波動等問題，減少體積和重量，提高電壓精度和比能。
【專利說明】具有超級電容器和鋅銀電池綜合性能的新型電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電池電源【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種具有超級電容器和鋅銀電池綜合性能的新型電源。
【背景技術(shù)】
[0002]不斷發(fā)展的航天能源，要求在常規(guī)恒功率放電的基礎(chǔ)上，具有大電流脈沖放電的能力，達到脈沖工作電流為電池容量的幾十倍。
[0003]若采用目前鋅銀電池設(shè)計技術(shù)，由于大電流脈沖放電時，電池極化急劇加大，內(nèi)部損耗增加，儲能效率降低，電壓大幅波動等，引起驅(qū)動這些脈動負載的能力不足，需要增加正、負極40%、體積增大30%以上才能具有足夠的大電流脈沖放電的能力，保證電壓精度需求。這對于嚴格限制體積和重量的航天能源是無法接受的。[0004]超級電容器是儲能器件在能量和功率上的有機結(jié)合，能滿足間歇式脈沖大電流放電要求，具有比功率高、循環(huán)壽命長、充放電效率高等特點。但從目前產(chǎn)品看，超級電容器的比能量與鋅銀電池相比相差很大，僅約為鋅銀電池的5%，顯然儲能不足，而要實現(xiàn)大容量儲能十分困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種具有超級電容器和鋅銀電池綜合性能的新型電源，解決現(xiàn)有鋅銀電池大電流脈沖放電時，電池極化急劇加大，內(nèi)部損耗增加，儲能效率降低，電壓大幅波動等問題，減少體積和重量，提高電壓精度和比能。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種具有超級電容器和鋅銀電池綜合性能的新型電源，該電源包括電解液、正極、隔膜以及負極，其中，正極與負極由隔膜隔開；正極、負極以及隔膜放置于電池外殼中，并在其中填充有電解液；正極同時具有鋅銀電池正極和超級電容器正極的綜合能力；負極同時具有鋅銀電池負極和超級電容器負極的綜合能力。
[0007]所述的正極是將包含石墨烯和活性銀粉的復合正極材料通過壓制或粘附著在經(jīng)過電化學處理的具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的電極集流體上形成具備超級電容器和鋅銀電池性能的正極。
[0008]所述的負極是將包含電解鋅粉、堿性超級電容器用碳材料、導電劑和粘結(jié)劑的復合負極材料通過壓制或粘附著在經(jīng)過電化學處理的具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的電極集流體上形成具備超級電容器和鋅銀電池性能的負極。
[0009]所述的正極中石墨烯和活性銀粉重量配比為:石墨烯f 3份，活性銀粉97~99份。
[0010]所述的石墨烯導電率在106S/m以上，比表面積25(T300m2/g，粒度為I~IOy m，厚度I^lOnm ;所述的活性銀粉的視密度小于0.7g/cm3。
[0011]所述的負極(5)中電解鋅粉、堿性超級電容器用碳材料、導電劑和粘結(jié)劑，其重量配比為:電解鋅粉9廣95份，堿性超級電容器用碳材料f 3份，導電劑0.5^2份，粘結(jié)劑2~5份。[0012]所述的電解鋅粉的視密度小于0.6g/cm3 ;堿性超級電容器用碳材料的比表面積為1700?2000m2/g，粒度為 5?8 u m。
[0013]本發(fā)明的顯著效果在于:本發(fā)明所述的一種具有超級電容器和鋅銀電池綜合性能的新型電源綜合了超級電容器比功率高與鋅銀電池能量大的優(yōu)勢，克服了現(xiàn)有鋅銀電池大電流脈沖放電時，電池極化急劇加大，內(nèi)部損耗增加，儲能效率降低，電壓大幅波動等問題，減少體積和重量，提高電壓精度和比能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明所述的一種具有超級電容器和鋅銀電池綜合性能的新型電源結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為圖1的原理性示意圖；
[0016]圖中:1、電池外殼；2、電解液；3、正極；4、隔膜；5、負極；6、鋅銀電池正極；7、鋅銀電池隔膜；8、鋅銀電池負極；9、超級電容器正極；10、超級電容器隔膜；11、超級電容器負極。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0018]實施例1
[0019]如圖1、圖2所示，一種具有超級電容器和鋅銀電池綜合性能的新型電源，包括電解液2、正極3、隔膜4以及負極5 ;正極3與負極5由隔膜4隔開，正極3、負極5以及隔膜4放置于電池外殼I中，并在其中填充有電解液2，其中，正極3具有鋅銀電池正極6和超級電容器正極9的綜合能力，負極5具有鋅銀電池負極8和超級電容器負極11的綜合能力，隔膜4具備鋅銀電池隔膜7和超級電容器隔膜10的功能，并能適應(yīng)正極3與負極5的要求；正極3是將包含石墨烯和活性銀粉的復合正極材料通過壓制或粘附著在經(jīng)過電化學處理的具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的電極集流體上形成具備超級電容器和鋅銀電池性能的正極，其中，石墨烯I份，活性銀粉99份，石墨烯的導電率在106S/m以上，比表面積200m2/g，粒度為I y m,厚度2nm ;活性銀粉視密度小于0.7g/cm3 ;負極3是將包含電解鋅粉、堿性超級電容器用碳材料、導電劑和粘結(jié)劑的復合負極材料通過壓制或粘附著在經(jīng)過電化學處理的具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的電極集流體上形成具備超級電容器和鋅銀電池性能的負極，其中，電解鋅粉、堿性超級電容器用碳材料、導電劑和粘結(jié)劑，其重量配比為:視密度小于0.6g/cm3的鋅粉91份，堿性超級電容器用碳材料3份，導電劑I份，粘結(jié)劑5份，堿性超級電容器用碳材料的比表面積為1700m2/g，粒度為5iim，在45%的KOH溶液中穩(wěn)定，按配比稱量鋅粉、堿性超級電容器用碳材料、導電劑、粘結(jié)劑，添加適量水后采用攪拌分散均勻涂覆。
[0020]實施例2
[0021]如圖1、圖2所示，一種具有超級電容器和鋅銀電池綜合性能的新型電源，包括電解液2、正極3、隔膜4以及負極5 ;正極3與負極5由隔膜4隔開，正極3、負極5以及隔膜4放置于電池外殼I中，并在其中填充有電解液2，其中，正極3具有鋅銀電池正極6和超級電容器正極9的綜合能力，負極5具有鋅銀電池負極8和超級電容器負極11的綜合能力，隔膜4具備鋅銀電池隔膜7和超級電容器隔膜10的功能，并能適應(yīng)正極3與負極5的要求；正極3是將包含石墨烯和活性銀粉的復合正極材料通過壓制或粘附著在經(jīng)過電化學處理的具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的電極集流體上形成具備超級電容器和鋅銀電池性能的正極，其中，石墨烯2份，活性銀粉98份，石墨烯的導電率在106S/m以上，比表面積250m2/g，粒度為5 u m,厚度6nm ;活性銀粉視密度小于0.7g/cm3 ;負極3是將包含電解鋅粉、堿性超級電容器用碳材料、導電劑和粘結(jié)劑的復合負極材料通過壓制或粘附著在經(jīng)過電化學處理的具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的電極集流體上形成具備超級電容器和鋅銀電池性能的負極，其中，電解鋅粉、堿性超級電容器用碳材料、導電劑和粘結(jié)劑，其重量配比為:視密度小于0.6g/cm3的鋅粉95份，堿性超級電容器用碳材料I份，導電劑2份，粘結(jié)劑2份，堿性超級電容器用碳材料的比表面積為1850m2/g，粒度為6iim，在45%的KOH溶液中穩(wěn)定，按配比稱量鋅粉、堿性超級電容器用碳材料、導電劑、粘結(jié)劑，添加適量水后采用攪拌分散均勻涂覆。
[0022]實施例3
[0023]如圖1、圖2所示，一種具有超級電容器和鋅銀電池綜合性能的新型電源，包括電解液2、正極3、隔膜4以及負極5 ;正極3與負極5由隔膜4隔開，正極3、負極5以及隔膜4放置于電池外殼I中，并在其中填充有電解液2，其中，正極3具有鋅銀電池正極6和超級電容器正極9的綜合能力，負極5具有鋅銀電池負極8和超級電容器負極11的綜合能力，隔膜4具備鋅銀電池隔膜7和超級電容器隔膜10的功能，并能適應(yīng)正極3與負極5的要求；正極3是將包含石墨烯和活性銀粉的復合正極材料通過壓制或粘附著在經(jīng)過電化學處理的具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的電極集流體上形成具備超級電容器和鋅銀電池性能的正極，其中，石墨烯3份，活性銀粉97份，石墨烯的導電率在106S/m以上，比表面積300m2/g，粒度為10 y m，厚度Ilnm ;活性銀粉視密度小于0.7g/cm3 ;負極3是將包含電解鋅粉、堿性超級電容器用碳材料、導電劑和粘結(jié)劑的復合負極材料通過壓制或粘附著在經(jīng)過電化學處理的具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的電極集流體上形成具備超級電容器和鋅銀電池性能的負極，其中，電解鋅粉、堿性超級電容器用碳材料、導電劑和粘結(jié)劑，其重量配比為:視密度小于0.6g/cm3的鋅粉91份，堿性超級電容器用碳材料3份，導電劑I份，粘結(jié)劑5份，堿性超級電容器用碳材料的比表面積為2000m2/g，粒度為8iim，在45%的KOH溶液中穩(wěn)定，按配比稱量鋅粉、堿性超級電容器用碳材料、導電劑、粘結(jié)劑，添加適量水后采用攪拌分散均勻涂覆。
【權(quán)利要求】
1.一種具有超級電容器和鋅銀電池綜合性能的新型電源，其特征在于:該電源包括電解液(2)、正極(3)、隔膜(4)以及負極(5)，其中，正極(3)與負極(5)由隔膜(4)隔開；正極(3)、負極(5)以及隔膜(5)放置于電池外殼(I)中，并在其中填充有電解液(2);正極(3)同時具有鋅銀電池正極(6 )和超級電容器正極(9 )的綜合能力；負極(5 )同時具有鋅銀電池負極(8)和超級電容器負極(11)的綜合能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有超級電容器和鋅銀電池綜合性能的新型電源，其特征在于:所述的正極(3)是將包含石墨烯和活性銀粉的復合正極材料通過壓制或粘附著在經(jīng)過電化學處理的具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的電極集流體上形成具備超級電容器和鋅銀電池性能的正極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有超級電容器和鋅銀電池綜合性能的新型電源，其特征在于:所述的負極(5)是將包含電解鋅粉、堿性超級電容器用碳材料、導電劑和粘結(jié)劑的復合負極材料通過壓制或粘附著在經(jīng)過電化學處理的具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的電極集流體上形成具備超級電容器和鋅銀電池性能的負極。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有超級電容器和鋅銀電池綜合性能的新型電源，其特征在于:所述的正極(3)中石墨烯和活性銀粉重量配比為:石墨烯廣3份，活性銀粉97、9份。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的一種具有超級電容器和鋅銀電池綜合性能的新型電源，其特征在于:所述的石墨烯導電率在106S/m以上，比表面積25(T300m2/g，粒度為1~10 y m，厚度flOnm ;所述的活性銀粉的視密度小于0.7g/cm3。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有超級電容器和鋅銀電池綜合性能的新型電源，其特征在于:所述的負極(5)中電解鋅粉、堿性超級電容器用碳材料、導電劑和粘結(jié)劑，其重量配比為:電解鋅粉9廣95份，堿性超級電容器用碳材料f 3份，導電劑0.5^2份，粘結(jié)劑2~5份。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的一種具有超級電容器和鋅銀電池綜合性能的新型電源，其特征在于:所述的電解鋅粉的視密度小于0.6g/cm3 ;堿性超級電容器用碳材料的比表面積為 170(T2000m2/g，粒度為 5~8 u m。
【文檔編號】H01G11/08GK103531854SQ201210231034
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月4日
【發(fā)明者】徐禎祥, 黃玉平, 賀必新, 肖翀, 閆麗媛 申請人:北京精密機電控制設(shè)備研究所, 中國運載火箭技術(shù)研究院