專利名稱：一種全固態(tài)儲能裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及儲能技術領域，具體涉及一種儲能裝置。
背景技術：
堿性儲能電池是目前最具性價比的電池之一，作為各種設備的電源已經(jīng)得到了廣泛的普及應用。傳統(tǒng)的堿性儲能電池的結(jié)構包括多孔正極、多孔負極、設置在所述多孔正極和多孔負極之間的無紡布制成的多孔隔膜、以及填充在所述多孔正極、多孔負極和多孔隔膜的多孔中的液態(tài)電解質(zhì)或凝膠電介質(zhì)。具有上述結(jié)構的傳統(tǒng)的堿性儲能電池屬于液態(tài)的電解質(zhì)電池，該類電池的主要問題是由于需要攜帶大量的液態(tài)水造成能量密度較低，并且壽命較短，高溫穩(wěn)定性能差。此外，該類電池還容易出現(xiàn)電解液滲漏的問題，從而 對電氣設備造成腐蝕。傳統(tǒng)的堿性儲能電池由于存在上述缺陷已經(jīng)越來越不能適應未來技術發(fā)展的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題在于提供一種全固態(tài)儲能裝置，與現(xiàn)有技術相比，所述儲能裝置具有更高的安全性和更高的能量密度。為了解決以上技術問題，本發(fā)明提供一種儲能裝置，包括正極，所述正極包括正極集流體和涂敷在所述正極集流體上的正極活性材料涂層，所述正極活性材料涂層包括含氫氧根基團的第一導電聚合物；負極，所述負極包括負極集流體和涂敷在所述負極集流體上的負極活性材料涂層，所述負極活性材料涂層包括含氫氧根基團的第二導電聚合物；插在所述正極和負極之間的用于傳導氫氧根離子的堿性膜。優(yōu)選的，所述第一導電聚合物占所述正極活性材料涂層的比例為10wt% 30wt % ο優(yōu)選的，所述第二導電聚合物占所述負極活性材料涂層的比例為IOwt % 30wt % ο優(yōu)選的,所述正極活性材料涂層或負極活性材料涂層的厚度為I μ m 250 μ m。優(yōu)選的，所述堿性膜的厚度為I μ m 100 μ m。優(yōu)選的，所述第一導電聚合物和所述第二導電聚合物為相同或不同的材料。優(yōu)選的，所述儲能裝置為鎳-金屬氫化物電池，所述正極氫氧化鎳電極，所述負極為儲氫合金電極。優(yōu)選的，所述儲能裝置為鎳-氫電池，所述正極為氫氧化鎳電極，所述負極為氫電極。優(yōu)選的，所述儲能裝置為金屬-空氣電池，所述正極為空氣電極，所述負極為金屬電極。
優(yōu)選的，所述儲能裝置為鋅-鎳電池，所述正極為鎳電極，所述負極為鋅電極。優(yōu)選的，所述儲能裝置為電解水或烴類制氫的電解反應器，所述正極為氧電極，所述負極為電解水負極或制氫負極。優(yōu)選的，所述儲能裝置為超級電容器，所述正極為碳材料電極，所述負極為碳材料電極。本發(fā)明還提供又一種儲能裝置，包括正極終止片，負極終止片，設置在所述正極終止片和負極終止片之間的至少一個雙極板電池單元；所述雙極板電池單元包括
集流體；在所述集流體的一側(cè)涂敷有正極活性材料涂層，所述正極活性材料涂層包含含氫氧根基團的第一導電聚合物；在所述集流體的另一側(cè)涂敷有負極活性材料涂層，所述負極活性材料包含含氫氧根基團的第二導電聚合物。優(yōu)選的，所述儲能裝置包括至少兩個雙極板電池單元，在相鄰的兩個雙極板單元之間設置有用于傳導氫氧根離子的堿性膜。本發(fā)明還提供又一種儲能裝置，包括正極集流體,負極集流體，設置在所述正極集流體和負極集流體之間的至少一個膜電極單元；所述膜電極單元包括用于傳導氫氧根離子的堿性膜；在所述堿性膜的一側(cè)涂敷有正極活性材料涂層，所述正極活性材料涂層包括含氫氧根基團第一導電聚合物；在所述堿性膜的另一側(cè)涂敷有負極活性材料涂層，所述負極活性材料涂層包括含氫氧根基團的第二導電聚合物。本發(fā)明提供一種制備電極的方法，包括提供集流體；在所述集流體的一側(cè)涂敷第一漿料，所述第一漿料包括活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑和帶有氫氧根基團的第一導電聚合物；干燥所述第一漿料形成第一活性材料涂層。優(yōu)選的，所述制備電極的方法還包括在所述集流體的另一側(cè)涂敷第二漿料，所述第二漿料包括活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑和帶有氫氧根基團的第二導電聚合物；干燥所述第二漿料形成第二活性材料涂層。本發(fā)明還提供又一種制備電極的方法，包括提供集流體；在所述集流體的一側(cè)涂敷第一漿料，所述第一漿料包括活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑和帶有氫氧根基團的第一導電聚合物；在所述集流體的另一側(cè)涂敷第二漿料，所述第二漿料包括活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑和帶有氫氧根基團的第二導電聚合物；干燥所述第一漿料和第二漿料分別形成第一活性材料涂層和第二活性材料涂層。本發(fā)明一種制備膜電極單元的方法，包括提供用于傳導氫氧根離子的堿性膜；在所述堿性膜的一側(cè)涂敷第一漿料，所述第一漿料包括活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑和帶有氫氧根基團的第一導電聚合物；在所述堿性膜的另一側(cè)涂敷第二漿料，所述第二漿料包括活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑和帶有氫氧根基團的第二導電聚合物；干燥所述第一漿料和第二漿料分別形成第一活性材料涂層和第二活性材料涂層。本發(fā)明提供一種儲能裝置，包括正極，所述正極包括正極集流體和涂敷在所述正極集流體上的正極活性材料涂層，所述正極活性材料涂層包括含氫氧根基團的第一導電聚合物；負極，所述負極包括負極集流體和涂敷在所述負極集流體上的負極活性材料涂層，所述負極活性材料涂層包括含氫氧根基團的第二導電聚合物；插在所述正極和負極之間的用于傳導氫氧根離子的堿性膜。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的儲能裝置中不需要加入液態(tài)或凝膠電介質(zhì)，而是通過提供含有氫氧根基團的聚合物的正極和負極制備的全固態(tài)儲能裝置，與液態(tài)電介質(zhì)的儲能裝置相比，本發(fā)明提供的全固態(tài)儲能裝置具有能量密度高的優(yōu)點，而且不存在電解液滲漏的問題，具有更高的安全性，使用壽命更長。


圖I為本發(fā)明實施例I制備的扣式電池的剖面圖；圖2為本發(fā)明實施例2制備的雙極板電池單元的剖面圖；圖3為本發(fā)明實施例2制備的雙極板電池剖面圖；圖4為本發(fā)明實施例3制備的雙極板固態(tài)電池的剖面圖；圖5為本發(fā)明實施例4制備的雙極板電池的剖面圖。
具體實施例方式為了進一步了解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權利要求的限制。本發(fā)明提供的一種儲能裝置的具體實施方式
包括正極，所述正極包括正極集流體和涂敷在所述正極集流體上的正極活性材料涂層，所述正極活性材料涂層包括含氫氧根基團的第一導電聚合物；負極，所述負極包括負極集流體和涂敷在所述負極集流體上的負極活性材料涂層，所述負極活性材料涂層包括含氫氧根基團的第二導電聚合物；插在所述正極和負極之間的用于傳導氫氧根離子的堿性膜。本發(fā)明所述儲能裝置指儲存能量的任何裝置，包括通過電化學反應或者通過電荷分離或兩者的結(jié)合進行儲能的裝置，具體例子如電池、電容器、電解水或烴類制氫的電解反應器，但不限于此。所述電池的具體例子如鎳金屬氫化物電池、金屬-空氣電池、鋅鎳電池，但不限于此。對于所述儲能裝置的形狀，可以為圓柱形、方形、袋形或硬幣形等，但不限于此。以下除特別說明外，所提到的電極包括正極或負極，所述的活性材料涂層包括正極活性材料涂層或負極活性材料涂層，所述的集流體包括正極集流體或負極集流體，所述的電極終止片包括正極終止片或負極終止片；所述導電聚合物包括第一導電聚合物和第二導電聚合物。本發(fā)明所述電極包括集流體和涂敷在所述集流體上的活性材料涂層，所述活性材料涂層包括含氫氧根基團的導電聚合物。導電聚合物是指含有聚烴或聚全氟骨架和一部分氫氧根導電基團的導電聚合物，具體例子可以為日本Tokuyama公司生產(chǎn)的商業(yè)化AS_4聚離子體膜或Varcoe等人(2006)通過聯(lián)胺交聯(lián)聚合反應的餓到聚(乙烯芐基氯化銨)聚合物，但不限于此。所述導電聚合物占所述活性材料涂層的比例優(yōu)選為10被％ 30被(％，更優(yōu)選為12wt% 28wt%,更優(yōu)選為14wt% 20wt%,更優(yōu)選為15wt% 18wt%。按照本發(fā)明，所述正極活性材料涂層中的第一導電聚合物可以和所述負極活性材料涂層中第二導電聚合物可以為相同的材料，也可以為不同的材料，只要是含有氫氧根導 和所述負極活性材料涂層中的第二導電聚合物的含量相同，也可以不同，對此本發(fā)明并無特別的限制。按照本發(fā)明，制備所述電極時，可以先在集流體上涂敷活性材料漿料，干燥和壓延得到電極預制體，然后將所述電極預制體上涂敷所述導電聚合物的懸濁液，干燥和壓延即可得到電極?；蛘?，在集流體上涂敷包括導電聚合物的活性材料漿料，然后干燥和壓延得到電極?；钚圆牧贤繉拥暮穸葍?yōu)選為Ιμπ 250μπ ，優(yōu)選為5μπ 100 μ m，更優(yōu)選為10 μ m 80 μ m ;所述正極活性材料涂層的厚度優(yōu)選為10 μ m 80 μ m ;所述負極活性材料涂層的厚度優(yōu)選為10 μ m 120 μ m。按照本發(fā)明，所述電極活性材料涂層包括活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑和所述的導電聚合物，還可以包括增稠劑。所述活性物質(zhì)占所述電極材料的比例為50wt% -99wt%，優(yōu)選為60wt% _98wt%,更優(yōu)選為75wt% _98wt%,所述正極活性材料涂層中的正極活性物質(zhì)含量和所述負極活性材料涂層中的負極活性物質(zhì)的含量可以相同，也可以不同，對此本發(fā)明并無特別限制。按照本發(fā)明，所述正極活性物質(zhì)的具體例子可以為氫氧化鎳或者固溶有鈷、鋅等其它成分的固溶氫氧化鎳粉末，但不限于地。所述的負極活性物質(zhì)的具體例子可以為儲氫合金、鋅化合物或鎘化合物。按照本發(fā)明，所述粘結(jié)劑可以為聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)，聚烯烴衍生物或氟橡膠等，但不限于此，有優(yōu)選為聚四氟乙烯。活性材料涂層中的粘結(jié)劑含量優(yōu)選為O. 8wt% _5wt%,更優(yōu)選為Iwt% -4. 5wt%。所述正極活性材料涂層中的粘結(jié)劑的含量和所述負極活性材料涂層中的粘結(jié)劑的含量可以相同，也可以不同，對此本發(fā)明并無特別限制。按照本發(fā)明，所述導電劑天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、碳纖維、包括銅、鎳、鋁、銀、鈷等的金屬粉末或金屬纖維。其中，正極活性材料涂層中的導電劑優(yōu)選為鈷粉或氧化鈷粉；負極活性材料涂層中的導電劑優(yōu)選為鎳粉。所述導電劑占所述活性材料涂層的含量優(yōu)選為O. 5wt % 20wt %,更優(yōu)選為O. 5wt % IOwt %,更優(yōu)選為O. 5wt % 5wt %。所述正極活性材料涂層中的導電劑的含量與所述負極活性材料涂層中的導電劑的含量可以相同，也可以不同。按照本發(fā)明，所述活性材料涂層中還可以包括增稠劑，增稠劑的具體例子可以選自羧甲基纖維素、羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素中的一種，可以而將兩種以上按任意的組合和比率并用?；钚圆牧贤繉又械脑龀韯┑暮績?yōu)選為O. lwt% 5wt%，更優(yōu)選為O. lwt% 3wt%。所述正極活性材料涂層中的增稠劑的含量與所述負極活性材料涂層中的增稠劑的含量可以相同，也可以不同。按照本發(fā)明，所述用于傳導氫氧根導電離子的堿性膜可以使用含有季胺官能團的固態(tài)高分子薄膜，可以為經(jīng)過氟化處理后的薄膜或由交聯(lián)聚合的方法得到固態(tài)高分子薄膜。具體例子可以為日本的Tokuyama公司商業(yè)化的型號為A201的薄膜,或者Varoce等人(2007)開發(fā)的輻射接枝乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)膜，或者Hibbs等人(2008)開發(fā)的聚醚砜膜，但不限于此。按照本發(fā)明，所述正極集流體或負極集流體可以使用現(xiàn)有技術中公開的正極集流 體或負極集流體，具體例子如銅箔、鎳箔、不銹鋼箔、鈦箔、鎳泡沫體、銅泡沫體、或涂布有導電金屬的聚合物基底，但不限于此。所述正極集流體或負極集流體可以為相同材質(zhì)，也可以為不同的材質(zhì)。所述正極終止片或負極終止片的具體例子可以為上述正極集流體或負極集流體中的任何一個例子，優(yōu)選為不銹鋼片，但不限于此；所述正極終止片或負極終止片可以為相同的材料，也可以為不同的材料。按照本發(fā)明，所述儲能裝置可以為鎳-金屬氫氧化物電池，此時所述正極為氫氧化鎳電極，所述負極為儲氫合金電極；所述儲能裝置還可以為鎳-氫電池，所述正極為氫氧化鎳電極，所述負極為氫電極；所述儲能裝置還可以為金屬-空氣電池，所述正極為空氣電極，所述負極為金屬電極；所述儲能裝置還可以為鋅-鎳電池，此時所述正極為鎳電極，所述負極為鋅電極；所述儲能裝置還可以為電解水或烴類制氫的電解反應器，此時所述正極為氧電極，所述負極為電解水負極或制氫負極；所述儲能裝置還可以為超級電容器的電極為碳材料電極，碳材料可以為天然石墨、人造石墨、石墨烯、碳納米管、活性炭、納米碳纖維。本發(fā)明提供的制備電極的一個實施方式，包括提供集流體,在集流體的一側(cè)涂敷活性材料衆(zhòng)料,所述活性材料包括正極活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑；干燥所述活性材料漿料得到電極預制體；將所述電極預制體浸入到含氫氧根基團的導電聚合物的懸濁液中，干燥得到電極。本發(fā)明提供的制備電極的另一個實施方式，包括；提供集流體,在集流體的一側(cè)涂敷活性材料衆(zhòng)料,所述活性材料包括正極活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑、帶有氫氧根導電基團的導電聚合物干燥所述活性材料漿料得到電極。本發(fā)明提供的制備儲能裝置的一個實施方式包括取用于傳導氫氧根離子的堿性膜置于正極和負極之間，組裝后得組合體，使負極的容量是正極容量的I. 5倍 2. O倍。然后將所述組合體放置在儲能裝置殼體內(nèi)，然后充入高濕氣氛直到殼體內(nèi)部的相對濕度優(yōu)選達到90%以上，更優(yōu)選達到95%以上，更優(yōu)選達到100%。高相對濕度的環(huán)境可以使堿性膜和導電聚合物導電性提高；此外，水是激活半電池反應的反應物。以鎳金屬氫化物電池為例，在金屬氫氧化物電極上氫氧化生成的水傳輸?shù)芥囯姌O上繼續(xù)半電池反應。本發(fā)明中，由于鎳電極和金屬氫化物電極之間的堿性膜是水的良導體，因此電池總體沒有水的消耗和生成。本發(fā)明提供的儲能裝置的又一種實施方式，包括正極終止片，負極終止片，設置在所述正極終止片和負極終止片之間的至少一個雙極板電池單元；所述雙極板電池單元包括集流體；在所述集流體的一側(cè)涂敷有正極活性材料涂層，所述正極活性材料涂層包含含氫氧根基團的第一導電聚合物；在所述集流體的另一側(cè)涂敷有負極活性材料涂層，所述負極活性材料包含含氫氧根基團的第二導電聚合物。所述雙電極單元的數(shù)量為兩個或兩個以上時，在相鄰的兩個雙極板單元之間設置有用于傳導氫氧根離子的堿性膜。本發(fā)明提供的儲能裝置的又一種實施方式，包括正極集流體，負極集流體，設置在所述正極集流體和負極集流體之間的至少一個膜電極單元；所述膜電極單元包括用于傳導氫氧根離子的堿性膜；在所述堿性膜的一側(cè)涂敷有正極活性材料涂層，所述正極活性材料涂層包括含氫氧根基團第一導電聚合物；在所述堿性膜的另一側(cè)涂敷有負極活性材料涂層，所述負極活性材料涂層包括含氫氧根基團的第二導電聚合物。本發(fā)明提供的一種制備電極的方法的實施方式包括，提供集流體；在所述集流體 的一側(cè)涂敷第一漿料，所述第一漿料包括活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑和帶有氫氧根基團的第一導電聚合物；干燥所述第一漿料形成第一活性材料涂層在所述集流體的另一側(cè)涂敷第二漿料，所述第二漿料包括活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑和帶有氫氧根基團的第二導電聚合物；干燥所述第二漿料形成第二活性材料涂層。本發(fā)明提供的又一種制備電極的方法的實施方式包括提供集流體；在所述集流體的一側(cè)涂敷第一漿料，所述第一漿料包括活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑和帶有氫氧根基團的第一導電聚合物；在所述集流體的另一側(cè)涂敷第二漿料，所述第二漿料包括活性物質(zhì)、導電齊U、粘結(jié)劑和帶有氫氧根基團的第二導電聚合物；干燥所述第一漿料和第二漿料分別形成第一活性材料涂層和第二活性材料涂層。本發(fā)明提供的一種制備膜電極單元的方法的實施方式包括提供用于傳導氫氧根離子的堿性膜；在所述堿性膜的一側(cè)涂敷第一漿料，所述第一漿料包括活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑和帶有氫氧根基團的第一導電聚合物；在所述堿性膜的另一側(cè)涂敷第二漿料，所述第二漿料包括活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑和帶有氫氧根基團的第二導電聚合物；干燥所述第一漿料和第二漿料分別形成第一活性材料涂層和第二活性材料涂層。以下以具體實施例說明本發(fā)明的效果，通過下面幾個應用實例的具體描述可以看到本發(fā)明所公開的全固態(tài)堿性膜電池與傳統(tǒng)的電池相比更具優(yōu)勢。在這里僅就本發(fā)明所公開的特殊的細節(jié)進行舉例說明和描述，簡單的描述運行本發(fā)明所公開的電池的最好的模式。本發(fā)明也適用與其它形式電池，而且本發(fā)明的很多方面具有良好的可改善性，這些改進都沒有偏離本發(fā)明的主旨。因此，繪圖和描述可看做是對本質(zhì)的說明而不是限定。以下實施例原料如下負極活性物質(zhì)AB5型儲氫合金(廈門鎢業(yè)有限公司；325mesh,也就是粒徑38 45 μ m)；負極導電劑亞微米級Ni粉(Sigma-Aldrich ；< I μ m)；
正極活性物質(zhì)以摻雜了 3wt %的Co的高密度氫氧化鎳(Tanaka ChemicalCorporation, Japan,粒徑 10. 54 μ m,表面積 10. 6m2/g)作為活性物質(zhì)；正極導電劑Co粉(Alfa Aesar ； IOwt% Co3O4)導電聚合物Tokuyama公司生產(chǎn)的AS_4。堿性膜Tokuyama公司生產(chǎn)的AS-201,厚度為28 μ m實施例I制備全固態(tài)鎳-金屬氫化物電池制備負極以包括Iwt % PTFE和Iwt %的羧甲基纖維素的懸濁液為粘結(jié)劑與所述負極活性物質(zhì)和負極導電劑混合后得到漿料。使用刮板法將上述漿料涂敷到15 μ m厚的集流體鎳箔I上，涂敷層的厚度為60μπι，80τ烘干。然后浸入到5wt%的導電聚合物溶液中，干燥后得到負極，然后沖孔做成直徑為I. 5cm的小片。負極活性材料涂層3的成分包括 15wt%的導電聚合物、5wt%的導電劑、2wt%的PTFE、2wt%的羧甲基纖維素，余量的儲氫合金。制備正極以包括lwt% PTFE懸濁液和Iwt %的羧甲基纖維素的懸濁液作為粘結(jié)劑與所述正極活性物質(zhì)、正極導電劑混合得到漿料，然后通過刮板法把漿料涂敷到厚度為15 μ m的集流體鎳箔I上。正極涂敷層的厚度控制在40 μ m范圍內(nèi)，80°C干燥后，浸入到5wt %的導電聚合物溶液中，80°C干燥后得到正極，然后，將正極片沖片制成直徑為1. 5cm的小片。正極活性材料涂層4的成分包括15 1:%的導電聚合物、5wt%的導電劑、2. 5wt%的PTFE、2. 5被％的羧甲基纖維素，余量的儲氫合金。如圖I所示，取堿性膜2置于正極和負極之間，將正負極進行組裝得到組合體，使得負極的容量是正極容量的I. 6倍；將所述組合體放入扣式電池殼內(nèi)，然后充入高濕氣氛直到電池內(nèi)部的相對濕度達到100%。最后，封裝得到CR-2016型扣式電池。C/10放電下測量電池容量為8mAh/cm2。C/10沖放電循環(huán)達到500次。實施例2制備雙極板堿性膜電池如圖2所示，以厚度為15 μ m的鎳箔作為集流體1，采用流延法把實施例I中的負極漿料涂敷到集流體的一側(cè)，涂敷面積為IOOmmX 100mm，然后在烘箱中進行干燥，得到負極活性材料涂層3，集流體箔超出負極活性材料涂層面積的外部邊緣寬度為5mm ；按照同樣的方法，在所述集流體箔的另一側(cè)，與負極活性材料涂層相對應的位置上涂敷實施例I中的正極漿料，然后在烘箱中干燥，得到正極活性材料涂層4。分別在所述負極活性材料涂層和正極活性材料涂層的邊緣外側(cè)貼絕緣薄膜5，絕緣薄膜的厚度應與電極活性物質(zhì)相同，得到雙極板電池單元7。如圖3所示，按照上述方法制備多個雙極板電池單元，然后將多組雙極板電池單元組合在一起，堿性膜進行隔離，同時，使極片的邊緣對齊，再取不銹鋼片作為負極終止片10和正極終止片11分別放置在兩端制成串聯(lián)的雙極板電池。C/10放電下測量電池容量為8mAh/cm2, C/2放電下電池容量達到6. 2mAh/cm2.實施例3如圖4所示，將實施例I制備的正極漿料噴涂到堿性膜2的一側(cè)，干燥后得到正極活性材料涂層4，把涂有正極涂層的膜翻轉(zhuǎn)到另一側(cè)，把實施例I中的負極漿料噴涂上，在烘箱中干燥后得到負極活性材料涂層3，制成膜電極；將所述膜電極置于兩個鎳箔I之間，用絕緣膜5覆蓋在集流體的邊緣部分得到電池單元8，熱壓形成雙極板固態(tài)電池。C/10放電下測量電池容量為8mAh/cm2，C/2放電下電池容量達到69mAh/cm2。實施例4如圖5所示，用連續(xù)的堿性膜2把實施例2中制備多組雙極板電池單元隔開，然后折疊形成串聯(lián)的電池組件，將正極終止片11和負極終止片10放置在兩端制備成串聯(lián)的雙極板電池，最后，在封裝前將堿性膜多于部分裁切斷開，封裝成雙極板電池。以上對本發(fā)明所提供的儲能裝置進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內(nèi)·
權利要求
1.一種儲能裝置，其特征在于，包括 正極，所述正極包括正極集流體和涂敷在所述正極集流體上的正極活性材料涂層，所述正極活性材料涂層包括含氫氧根基團的第一導電聚合物； 負極，所述負極包括負極集流體和涂敷在所述負極集流體上的負極活性材料涂層，所述負極活性材料涂層包括含氫氧根基團的第二導電聚合物； 插在所述正極和負極之間的用于傳導氫氧根離子的堿性膜。
2.根據(jù)權利要求I所述的儲能裝置，其特征在于，所述第一導電聚合物占所述正極活性材料涂層的比例為10wt% 30wt%。
3.根據(jù)權利要求I所述的儲能裝置，其特征在于，所述第二導電聚合物占所述負極活性材料涂層的比例為IOwt % 30wt%。
4.根據(jù)權利要求I所述的儲能裝置，其特征在于，所述正極活性材料涂層或負極活性材料涂層的厚度為I μ m 250 μ m。
5.根據(jù)權利要求I所述的儲能裝置，其特征在于，所述堿性膜的厚度為Iym 100 μ m。
6.根據(jù)權利要求I所述的儲能裝置，其特征在于，所述第一導電聚合物和所述第二導電聚合物為相同或不同的材料。
7.根據(jù)權利要求I至6任一項所述的儲能裝置，其特征在于，所述儲能裝置為鎳-金屬氫化物電池，所述正極氫氧化鎳電極，所述負極為儲氫合金電極。
8.根據(jù)權利要求7所述儲能裝置，其特征在于，所述儲能裝置為鎳-氫電池，所述正極為氫氧化鎳電極，所述負極為氫電極。
9.根據(jù)權利要求I至6任一項所述的儲能裝置，其特征在于，所述儲能裝置為金屬-空氣電池，所述正極為空氣電極，所述負極為金屬電極。
10.根據(jù)權利要求I至6任一項所述的儲能裝置，其特征在于，所述儲能裝置為鋅-鎳電池，所述正極為鎳電極，所述負極為鋅電極。
11.根據(jù)權利要求I至6任一項所述的儲能裝置，其特征在于，所述儲能裝置為電解水或烴類制氫的電解反應器，所述正極為氧電極，所述負極為電解水負極或制氫負極。
12.根據(jù)權利要求I至6任一項所述的儲能裝置，其特征在于，所述儲能裝置為超級電容器，所述正極為碳材料電極，所述負極為碳材料電極。
13.一種儲能裝置，其特征在于，包括 正極終止片，負極終止片，設置在所述正極終止片和負極終止片之間的至少一個雙極板電池單元； 所述雙極板電池單元包括 集流體； 在所述集流體的一側(cè)涂敷有正極活性材料涂層，所述正極活性材料涂層包含含氫氧根基團的第一導電聚合物； 在所述集流體的另一側(cè)涂敷有負極活性材料涂層，所述負極活性材料包含含氫氧根基團的第二導電聚合物。
14.根據(jù)權利要求13所述的儲能裝置，其特征在于，包括至少兩個雙極板電池單元，在相鄰的兩個雙極板電池單元之間設置有用于傳導氫氧根離子的堿性膜。
15.一種儲能裝置，其特征在于，包括 正極集流體，負極集流體，設置在所述正極集流體和負極集流體之間的至少一個膜電極單元； 所述膜電極單元包括 用于傳導氫氧根離子的堿性膜； 在所述堿性膜的一側(cè)涂敷有正極活性材料涂層，所述正極活性材料涂層包括含氫氧根基團第一導電聚合物； 在所述堿性膜的另一側(cè)涂敷有負極活性材料涂層，所述負極活性材料涂層包括含氫氧根基團的第二導電聚合物。
16.—種制備電極的方法,其特征在于,包括 提供集流體； 在所述集流體的一側(cè)涂敷第一漿料，所述第一漿料包括活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑和帶有氫氧根基團的第一導電聚合物； 干燥所述第一漿料形成第一活性材料涂層。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，還包括 在所述集流體的另一側(cè)涂敷第二漿料，所述第二漿料包括活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑和帶有氫氧根基團的第二導電聚合物； 干燥所述第二漿料形成第二活性材料涂層。
18.一種制備電極的方法，其特征在于，包括 提供集流體； 在所述集流體的一側(cè)涂敷第一漿料，所述第一漿料包括活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑和帶有氫氧根基團的第一導電聚合物； 在所述集流體的另一側(cè)涂敷第二漿料，所述第二漿料包括活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑和帶有氫氧根基團的第二導電聚合物； 干燥所述第一漿料和第二漿料分別形成第一活性材料涂層和第二活性材料涂層。
19.一種制備膜電極單元的方法，其特征在于，包括 提供用于傳導氫氧根離子的堿性膜； 在所述堿性膜的一側(cè)涂敷第一漿料，所述第一漿料包括活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑和帶有氫氧根基團的第一導電聚合物； 在所述堿性膜的另一側(cè)涂敷第二漿料，所述第二漿料包括活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑和帶有氫氧根基團的第二導電聚合物； 干燥所述第一漿料和第二漿料分別形成第一活性材料涂層和第二活性材料涂層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種儲能裝置，包括正極，所述正極包括正極集流體和涂敷在所述正極集流體上的正極活性材料涂層，所述正極活性材料涂層包括含氫氧根基團的第一導電聚合物；負極，所述負極包括負極集流體和涂敷在所述負極集流體上的負極活性材料涂層，所述負極活性材料涂層包括含氫氧根基團的第二導電聚合物；插在所述正極和負極之間的用于傳導氫氧根離子的堿性膜。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的儲能裝置中不需要加入液態(tài)或凝膠電介質(zhì)，而是通過提供含有氫氧根基團的聚合物的正極和負極制備的一種全固態(tài)的儲能裝置，與液態(tài)電解質(zhì)的儲能裝置相比，本發(fā)明提供的全固態(tài)儲能裝置具有能量密度高的優(yōu)點，而且不存在電解液滲漏的問題，具有更高的安全性，使用壽命更長。
文檔編號H01G9/042GK102903923SQ20111009089
公開日2013年1月30日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權日2011年4月12日
發(fā)明者王朝陽 申請人:美國電化學動力公司