池正極電極132層疊設(shè)置構(gòu)成一 混合儲(chǔ)能器件正極，所述超級(jí)電容器第二電極124與電池負(fù)極電極134層疊設(shè)置構(gòu)成一混 合儲(chǔ)能器件負(fù)極，所述隔膜15設(shè)置于所述混合儲(chǔ)能器件正極與混合儲(chǔ)能器件負(fù)極之間，所 述電池正極電極132和電池負(fù)極電極134靠近所述隔膜15設(shè)置。
[0038] 所述電池正極電極132與電池負(fù)極電極134為電池的兩個(gè)電極，其長度與寬帶同 上述超級(jí)電容器第一電極122相同或相近，厚度約為2mnT4mm。所述電池正極電極132與 電池負(fù)極電極134的活性物質(zhì)由所選電池種類確定，本實(shí)施例中選用的電池為鋅錳電池， 其正極活性物質(zhì)為二氧化錳，負(fù)極活性物質(zhì)為鋅。為了進(jìn)一步提高該混合儲(chǔ)能器件20的 性能，也可對(duì)上述鋅錳電池的電極進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的電池正極電極132由碳納米管/二氧 化錳復(fù)合材料制成，電池負(fù)極電極134由碳納米管/鋅復(fù)合材料制成。上述兩種復(fù)合材料 的制備過程如下：將多壁碳納米管分別與二氧化錳粉末、鋅粉超聲分散，使其充分混合在一 起；分別將上述兩種混合物抽濾成膜狀，即可得到所需復(fù)合材料。通過以上方案制得的電池 正極電極132、電池負(fù)極電極134的重量與體積均有所降低并且具有柔性。該電池正極電 極132、電池負(fù)極電極134與同樣具有柔性的超級(jí)電容器第一電極122、超級(jí)電容器第二電 極124、隔膜15、外殼17 -起可以構(gòu)成具有柔性的混合儲(chǔ)能器件10,該混合儲(chǔ)能器件10可 以任意的彎曲、纏繞及折疊，可以廣泛用于可穿戴電子設(shè)備。
[0039] 另外,本實(shí)施例中的電解液16優(yōu)選為氯化銨電解液，當(dāng)然其他任何適宜鋅錳電池 的電解液也均可使用。
[0040] 本實(shí)施例提供的混合儲(chǔ)能器件30與上述第一實(shí)施例提供的混合儲(chǔ)能器件10的區(qū) 別在于，本實(shí)施例中與超級(jí)電容器串聯(lián)的電池種類為鋅錳電池，第一實(shí)施例提供的混合儲(chǔ) 能器件10中與超級(jí)電容器串聯(lián)的電池種類為鉛酸電池。
[0041] 本發(fā)明第四實(shí)施例提供一種混合儲(chǔ)能器件40,該混合儲(chǔ)能器件40包括超級(jí)電容 器與鋅錳電池串聯(lián)組成。具體地，該混合儲(chǔ)能器件30包括：一超級(jí)電容器第一電極122, 一 超級(jí)電容器第二電極124, 一電池正極電極132, 一電池負(fù)極電極134, 一隔膜15,電解液16 以及一外殼17。
[0042] 所述超級(jí)電容器第一電極122、超級(jí)電容器第二電極124、電池正極電極132、電池 負(fù)極電極134及隔膜15均為層狀結(jié)構(gòu)，均設(shè)置于所述電解液16中，并與該電解液16 -同 封裝于所述外殼17中，所述超級(jí)電容器第一電極122與電池正極電極132層疊設(shè)置構(gòu)成一 混合儲(chǔ)能器件正極，所述超級(jí)電容器第二電極124與電池負(fù)極電極134層疊設(shè)置構(gòu)成一混 合儲(chǔ)能器件負(fù)極，所述隔膜15設(shè)置于所述混合儲(chǔ)能器件正極與混合儲(chǔ)能器件負(fù)極之間，所 述超級(jí)電容器第一電極122和超級(jí)電容器第二電極124靠近所述隔膜15設(shè)置。
[0043] 所述電池正極電極132與電池負(fù)極電極134為電池的兩個(gè)電極，其長度與寬帶同 上述超級(jí)電容器第一電極122相同或相近，厚度約為2mnT4mm。所述電池正極電極132與 電池負(fù)極電極134的活性物質(zhì)由所選電池種類確定，本實(shí)施例中選用的電池為鋅錳電池， 其正極活性物質(zhì)為二氧化錳，負(fù)極活性物質(zhì)為鋅。為了進(jìn)一步提高該混合儲(chǔ)能器件20的 性能，也可對(duì)上述鋅錳電池的電極進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的電池正極電極132由碳納米管/二氧 化錳復(fù)合材料制成，電池負(fù)極電極134由碳納米管/鋅復(fù)合材料制成。上述兩種復(fù)合材料 的制備過程如下：將多壁碳納米管分別與二氧化錳粉末、鋅粉超聲分散，使其充分混合在一 起；分別將上述兩種混合物抽濾成膜狀，即可得到所需復(fù)合材料。通過以上方案制得的電池 正極電極132、電池負(fù)極電極134的重量與體積均有所降低并且具有柔性。該電池正極電 極132、電池負(fù)極電極134與同樣具有柔性的超級(jí)電容器第一電極122、超級(jí)電容器第二電 極124、隔膜15、外殼17 -起可以構(gòu)成具有柔性的混合儲(chǔ)能器件10,該混合儲(chǔ)能器件10可 以任意的彎曲、纏繞及折疊，可以廣泛用于可穿戴電子設(shè)備。
[0044] 另外,本實(shí)施例中的電解液16優(yōu)選為氯化銨電解液，當(dāng)然其他任何適宜鋅錳電池 的電解液也均可使用。
[0045] 本實(shí)施例提供的混合儲(chǔ)能器件40與上述第二實(shí)施例提供的混合儲(chǔ)能器件20的區(qū) 別在于，本實(shí)施例中與超級(jí)電容器串聯(lián)的電池種類為鋅錳電池，第二實(shí)施例提供的混合儲(chǔ) 能器件20中與超級(jí)電容器串聯(lián)的電池種類為鉛酸電池。
[0046] 本發(fā)明第一與第二實(shí)施例中給出的電池正極電極132及電池負(fù)極電極134為鉛酸 電池類型，第三與第四實(shí)施例中給出的電池正極電極132及電池負(fù)極電極134為鋅錳電池 類型，但依據(jù)具體的應(yīng)用情況電池正極電極132及電池負(fù)極電極134也可選用其他電池電 極類型，所述其他電池包括：鋰金屬電池、鋰離子電池等。上述各類電池類型中用到的電極 材料及電極的制作過程是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，并可從本領(lǐng)域公開出版物中獲知。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種混合儲(chǔ)能器件，包括一超級(jí)電容器第一電極、一超級(jí)電容器第二電極、一電池正 極電極、一電池負(fù)極電極、一隔膜、一外殼以及電解液，所述超級(jí)電容器第一電極、超級(jí)電容 器第二電極、電池正極電極、電池負(fù)極電極及隔膜均為層狀結(jié)構(gòu)，均設(shè)置于所述電解液中， 并與該電解液一同封裝于所述外殼中，其特征在于，所述超級(jí)電容器第一電極與電池正極 電極層疊設(shè)置構(gòu)成所述混合儲(chǔ)能器件正極，所述超級(jí)電容器第二電極與電池負(fù)極電極層疊 設(shè)置構(gòu)成所述混合儲(chǔ)能器件負(fù)極，所述隔膜設(shè)置于所述混合儲(chǔ)能器件正極與混合儲(chǔ)能器件 負(fù)極之間。2. 如權(quán)利要求1所述的混合儲(chǔ)能器件，其特征在于，所述電池正極電極和電池負(fù)極電 極靠近所述隔膜設(shè)置。3. 如權(quán)利要求1所述的混合儲(chǔ)能器件，其特征在于，所述超級(jí)電容器第一電極和超級(jí) 電容器第二電極靠近所述隔膜設(shè)置。4. 如權(quán)利要求1所述的混合儲(chǔ)能器件，其特征在于，所述電池正極電極與超級(jí)電容器 第一電極的重量之比為1000:1~125:1，所述電池負(fù)極電極與超級(jí)電容器第二電極的重量之 比為 1000:1~125:1。5. 如權(quán)利要求4所述的混合儲(chǔ)能器件，其特征在于，所述電池正極電極與超級(jí)電容器 第一電極的重量之比為1000:3，所述電池負(fù)極電極與超級(jí)電容器第二電極的重量之比為 1000:3。6. 如權(quán)利要求1所述的混合儲(chǔ)能器件，其特征在于，所述超級(jí)電容器第一電極、超級(jí)電 容器第二電極由碳納米管/聚苯胺復(fù)合材料制成。7. 如權(quán)利要求6所述的混合儲(chǔ)能器件，其特征在于，所述碳納米管/聚苯胺復(fù)合材料為 多個(gè)碳納米管以及聚苯胺組成的多孔薄膜，所述多個(gè)碳納米管相互連接形成一碳納米管骨 架，每個(gè)碳納米管的表面包裹有由所述聚苯胺形成的聚苯胺層。8. 如權(quán)利要求7所述的混合儲(chǔ)能器件，其特征在于，所述碳納米管骨架具有多個(gè)微孔， 這些微孔是由多個(gè)碳納米管所圍成，且每一個(gè)微孔的內(nèi)表面均設(shè)置有上述聚苯胺層。9. 如權(quán)利要求8所述的混合儲(chǔ)能器件，其特征在于，所述碳納米管骨架中的碳納米管 無序排列，所述無序排列的碳納米管通過范德華力相互吸引、相互纏繞且均勻分布于碳納 米管骨架中。10. 如權(quán)利要求1所述的混合儲(chǔ)能器件，其特征在于，所述電池正極電極由碳納米管/ 二氧化鉛復(fù)合材料制成，電池負(fù)極電極由碳納米管/鉛復(fù)合材料制成。11. 如權(quán)利要求1所述的混合儲(chǔ)能器件，其特征在于，所電池正極電極由碳納米管/二 氧化錳復(fù)合材料制成，電池負(fù)極電極由碳納米管/鋅復(fù)合材料制成。12. -種混合儲(chǔ)能器件，包括一隔膜、一正極、一負(fù)極和電解液，所述隔膜設(shè)置在所述正 極和負(fù)極之間，所述正極、負(fù)極和隔膜均設(shè)置在所述電解液中，其特征在于：所述正極包括 層疊設(shè)置的第一正極和第二正極，所述負(fù)極包括層疊設(shè)置的第一負(fù)極和第二負(fù)極，所述第 一正極和所述第一負(fù)極用作一超級(jí)電容器，所述第二正極和第二負(fù)極用作一電池，其中，所 述第二正極與第一正極的重量之比為1000:1~125:1，所述第二負(fù)極與第一負(fù)極的重量之比 為 1000:1~125:1。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳納米管/聚苯胺超級(jí)電容器與電池串聯(lián)組成的混合儲(chǔ)能器件。該混合儲(chǔ)能器件包括：超級(jí)電容器第一電極，超級(jí)電容器第二電極，電池正極電極，電池負(fù)極電極，隔膜，外殼以及電解液，其中超級(jí)電容器第一電極，超級(jí)電容器第二電極為超級(jí)電容器的電極板，電池正極電極，電池負(fù)極電極為電池的電極板。將上述超級(jí)電容器與電池通過串聯(lián)的方法復(fù)合到同一體系中，可以得到同時(shí)具有較高能量密度與功率密度的混合儲(chǔ)能器件，可以應(yīng)用于便攜電子產(chǎn)品、混合動(dòng)力汽車等領(lǐng)域。
【IPC分類】H01G11/08, H01M16/00
【公開號(hào)】CN105098293
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410212247
【發(fā)明人】尹燕利, 劉長洪, 范守善
【申請(qǐng)人】清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2014年5月19日
【公告號(hào)】US20150332860