技术领域

[0001] 本发明涉及到储能技术领域， 特别涉及到利用离子储存电能的技术。

背景技术

[0002] 储能技术发展很快， 特别是电能储存的技术发展更是突飞猛进。 电能储存技术 主要有电池储能与电容储能。 电池储能技术主要有铅酸电池储能、 镍氢电池储 育^ 锂离子电池储能、 钠硫电池储能、 液流电池储能。 电容储能技术主要有固 体电容与电解电容。 电池储能的储能密度相对较高， 可以达到几百瓦吋每公斤

。 电容储能可以做到高电压， 单体可以达到几百伏。

技术问题

[0003] 电池储能的储能密度高， 但单体电池的电压较低， 通常电压低于 5伏， 常常需 要多个电池串联才能满足使用要求。 多个电池串联使用增加了电池的技术难度 与使用风险， 同吋也增加了成本。 电容储能可以做到高电压， 但电容的储能密 度较低， 其储能密度比电池储能密度差了不止一个数量 级。

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 本发明主要是利用阴阳离子作为荷电粒子在正 负极电解液中体相分布来提升介 电层两侧正负极的荷电粒子密度， 从而提升离子储能装置的储能密度。 本发明 主要由正极、 负极、 介电层及外壳组成， 正极与负极由介电层隔离幵， 外壳包 覆并保护正极、 负极与介电层。 所述正极主要由正极集流体、 正极涂覆层、 正 极电解液组成。 所述正极集流体可以是铜箔、 铝箔、 镍箔、 不锈钢箔等金属箔 带， 也可以是碳纤维薄膜、 石墨薄膜等非金属导电薄膜。 所述正极涂覆层可以 是活性炭涂覆层、 纳米碳纤维涂覆层、 石墨烯涂覆层等高比表面积导电材料涂 覆层， 也可以是非导电纳米基材镀导电层的高比表面 积导电复合材料。 所述正 极电解液可以是酸性电解液、 碱性电解液、 中性电解液等水基电解液， 也可以 是有机电解液、 离子电解液等非水电解液。 所述负极主要由负极集流体、 负极 涂覆层、 负极电解液组成。 所述负极集流体可以是铜箔、 铝箔、 镍箔、 不锈钢 箔等金属箔带， 也可以是碳纤维薄膜、 石墨薄膜等非金属导电薄膜。 负极集流 体可以是与正极集流体相同， 也可以与正极集流体不同。 所述负极涂覆层可以 是活性炭涂覆层、 纳米碳纤维涂覆层、 石墨烯涂覆层等高比表面积导电材料涂 覆层， 也可以是非导电纳米基材镀导电层的高比表面 积导电复合材料。 负极涂 覆层可以是与正极涂覆层相同的材料， 也可以是与正极涂覆层不同的材料。 所 述负极电解液可以是酸性电解液、 碱性电解液、 中性电解液等水基电解液， 也 可以是有机电解液、 离子电解液等非水电解液。 负极电解液与正极电解液完全 隔离， 负极电解液可以是与正极电解液成分相同， 也可以是与正极电解液成分 不同。 所述介电层可以是聚酰胺、 聚偏氟乙烯等有机介电层， 也可以是钛酸钙 、 钛酸钡等无机介电层， 还可以是混合钛酸钙的聚酰胺薄膜等复合材料 介电层 。 在正负极与介电层之间还可以有隔膜， 隔膜为电子绝缘离子导通的微孔薄膜 ， 如锂离子电池的隔膜材料、 镍氢电池电池的隔膜材料。 介电层也可以有涂覆 层， 涂覆层材料为高比表面积的导电材料， 如石墨烯、 纳米碳纤维、 活性炭等

。 所述外壳可以是钢壳、 铝壳等金属外壳， 也可以是 PP、 ABS等非金属外壳， 还可以是铝塑膜等复合材料外壳。 本发明离子储能装置的结构可以是层叠结构 ， 按照正极、 介电层、 负极、 介电层、 正极、 介电层 ......负极， 一层一层层叠

； 也可以是卷绕结构， 按正极、 介电层、 负极、 介电层的次序层叠卷绕。 或者 按照正极、 隔膜、 介电层、 隔膜、 负极、 介电层、 正极、 介电层 ......负极， 一 层一层层叠； 也可以是卷绕结构， 按正极、 隔膜、 介电层、 隔膜、 负极、 介电 层的次序层叠卷绕。

本发明的工作原理主要是： 充电吋， 正电荷通过正极集流体分布到正极涂覆层 材料的表面， 正极电解液的阴离子迁移到正极涂覆层材料的 表面附近与正极涂 覆层材料表面的正电荷形成双电层， 正极电解液的阳离子迁移到介电层的正极 表面附近， 形成阳离子层。 负电荷通过负极集流体分布到负极涂覆层材料 的表 面， 负极电解液的阳离子迁移到负极涂覆层材料的 表面附近与负极涂覆层材料 表面的负电荷形成双电层， 负极电解液的阴离子迁移到介电层的负极表面 附近 ， 形成阴离子层。 介电层两侧的阴阳离子层可以保持较高的电势 差， 离子储能 装置可以有较高的幵路电压。 放电吋， 分布到正极涂覆层材料表面的正电荷通 过正极集流体对外释放， 正极涂覆层材料表面附近的正极电解液阴离子 迁移回 电解液中， 正极涂覆层材料表面的双电层消散， 介电层正极表面附近的正极电 解液阳离子迁移回电解液中， 介电层正极的阳离子层消散。 分布到负极涂覆层 材料表面的负电荷通过负极集流体对外释放， 负极涂覆层材料表面附近的负极 电解液阳离子迁移回电解液中， 负极涂覆层材料表面的双电层消散， 介电层负 极表面附近的负极电解液阴离子迁移回电解液 中， 介电层负极的阴离子层消散 发明的有益效果

有益效果

[0006] 本发明的离子储能方法及装置， 其储能密度可以与电池储能密度相当， 甚至超 过电池储能密度， 其单体电压可以比单体电池的电压高几个数量 级。

对附图的简要说明

附图说明

[0007] 图 1是离子储能装置的结构示意图

[0008] 1_正极集流体、 2_正极涂覆层、 3_介电层、 4_负极涂覆层、 5_负极集流 体。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0009] 实施例一

[0010] 本发明主要由正极、 负极、 介电层及外壳组成， 正极与负极由介电层隔离幵， 外壳包覆并保护正极、 负极与介电层。 所述正极主要由正极集流体、 正极涂覆 层、 正极电解液组成。 正极集流体为不锈钢箔， 不锈钢厚度为 25微米， 正极涂 覆层为活性炭涂覆层， 活性炭涂覆层厚度为 0.6毫米， 正极电解液为氯化钠饱和 水溶液。 所述负极主要由负极集流体、 负极涂覆层、 负极电解液组成。 负极集 流体为不锈钢箔， 不锈钢厚度为 25微米， 负极涂覆层为活性炭涂覆层， 活性炭 涂覆层厚度为 0.6毫米， 负极电解液为氯化钠饱和水溶液。 负极电解液与正极电 解液完全隔离。 所述介电层为添加纳米钛酸钙的聚酰胺薄膜介 电层。 所述外壳 为钢壳。 本发明的离子储能装置的结构为卷绕结构， 按正极、 介电层、 负极、 介电层的次序层叠卷绕。 本发明的工作原理主要是： 充电吋， 正电荷通过正极 集流体不锈钢箔分布到正极涂覆层材料活性炭 的表面， 正极电解液的阴离子氯 离子迁移到正极集涂覆层材料表面附近与正极 涂覆层材料表面的正电荷形成双 电层， 正极电解液的阳离子钠离子迁移到复合聚酰胺 介电层的正极表面附近， 形成阳离子层。 负电荷通过负极集流体不锈钢箔分布到负极涂 覆层材料活性炭 的表面， 负极电解液的阳离子钠离子迁移到负极涂覆层 材料表面附近与负极涂 覆层材料表面的负电荷形成双电层， 负极电解液的阴离子氯离子迁移到聚酰胺 介电层的负极表面附近， 形成阴离子层。 介电层两侧的阴阳离子层可以保持较 高的电势差， 离子储能装置可以有较高的幵路电压。 放电吋， 分布到正极涂覆 层材料表面的正电荷通过正极集流体对外释放 ， 正极涂覆层材料表面附近的正 极电解液阴离子迁移回电解液中， 正极涂覆层材料表面的双电层消散， 介电层 正极表面附近的正极电解液的阳离子迁移回电 解液中， 介电层正极的阳离子层 消散。 分布到负极涂覆层材料表面的负电荷通过负极 集流体对外释放， 负极涂 覆层材料表面附近的负极电解液阳离子迁移回 电解液中， 负极涂覆层材料表面 的双电层消散， 介电层负极表面附近的负极电解液阴离子迁移 回电解液中， 介 电层负极的阴离子层消散。 本发明的实施方式

[0011] 实施例二

[0012] 本发明主要由正极、 负极、 介电层及外壳组成， 正极与负极由介电层隔离幵， 外壳包覆并保护正极、 负极与介电层。 所述正极主要由正极集流体、 正极涂覆 层、 正极电解液组成。 正极集流体为铝箔， 铝箔厚度为 10-40微米， 正极涂覆层 为活性炭涂覆层， 活性炭涂覆层厚度为 0,1-3毫米， 正极电解液为六氟磷酸锂 30 <¾--100<¾饱和浓度的有机电解液。 所述负极主要由负极集流体、 负极涂覆层、 负 极电解液组成。 负极集流体为不锈钢箔， 不锈钢的厚度为 10-50微米， 负极涂覆 层为活性炭涂覆层， 性炭涂覆层厚度为 0.1--3毫米， 负极电解液为氯化钠 30%--10 0%饱和浓度的水溶液。 负极电解液与正极电解液完全隔离。 所述介电层为添加 纳米钛酸钙的聚酰胺薄膜介电层。 所述外壳为钢壳。 本发明的离子储能装置的 结构为层叠结构， 按照正极、 介电层、 负极、 介电层、 正极、 介电层 ......负极

， 一层一层层叠。 本发明的工作原理主要是： 充电吋， 正电荷通过正极集流体 铝箔分布到正极涂覆层材料活性炭的表面， 正极电解液的阴离子六氟磷酸根离 子迁移到正极涂覆层材料的表面附近与正极涂 覆层材料表面的正电荷形成双电 层， 正极电解液的阳离子锂离子迁移到复合聚酰胺 介电层的正极表面附近， 形 成阳离子层。 负电荷通过负极集流体不锈钢箔分布到负极涂 覆层材料活性炭的 表面， 负极电解液的阳离子钠离子迁移到负极涂覆层 材料的表面附近与负极涂 覆层材料表面的负电荷形成双电层， 负极电解液的阴离子氯离子迁移到聚酰胺 介电层的负极表面附近， 形成阴离子层。 介电层两侧的阴阳离子层可以保持较 高的电势差， 离子储能装置可以有较高的幵路电压。 放电吋， 分布到正极涂覆 层材料表面的正电荷通过正极集流体对外释放 ， 正极涂覆层材料表面附近的正 极电解液阴离子迁移回电解液中， 正极涂覆层材料表面的双电层消散， 介电层 正极表面附近的正极电解液阳离子迁移回电解 液中， 介电层正极的阳离子层消 散。 分布到负极涂覆层材料表面的负电荷通过负极 集流体对外释放， 负极涂覆 层材料表面附近的负极电解液阳离子迁移回电 解液中， 负极涂覆层材料表面的 双电层消散， 介电层负极表面附近的负极电解液阴离子迁移 回电解液中， 介电 层负极的阴离子层消散。

[0013] 实施例三

[0014] 本发明主要由正极、 负极、 介电层及外壳组成， 正极与负极由介电层隔离幵， 外壳包覆并保护正极、 负极与介电层。 所述正极主要由正极集流体、 正极涂覆 层、 正极电解液组成。 正极集流体为不锈钢箔， 不锈钢厚度为 10-40微米， 正极 涂覆层为活性炭涂覆层， 活性炭涂覆层厚度为 0.1-3毫米， 正极电解液为氯化钠 5 0<¾--100<¾饱和浓度的水溶液。 所述负极主要由负极集流体、 负极涂覆层、 负极 电解液组成。 负极集流体为不锈钢箔， 不锈钢厚度为 10-40微米， 负极涂覆层为 活性炭涂覆层， 活性炭涂覆层厚度为 0.1-3毫米， 负极电解液为氯化钠 50%--100<¾ 饱和浓度的水溶液。 负极电解液与正极电解液完全隔离。 所述介电层为添加纳 米钛酸钙的聚酰胺薄膜介电层。 所述外壳为钢壳。 本发明的离子储能装置的结 构为层叠结构， 按照正极、 介电层、 负极、 介电层、 正极、 介电层 ......负极， 一层一层层叠。 本发明的工作原理主要是： 充电吋， 正电荷通过正极集流体不 锈钢箔分布到正极涂覆层材料活性炭的表面， 正极电解液的阴离子氯离子迁移 到正极集涂覆层材料表面附近与正极涂覆层材 料表面的正电荷形成双电层， 正 极电解液的阳离子钠离子迁移到复合聚酰胺介 电层的正极表面附近， 形成阳离 子层。 负电荷通过负极集流体不锈钢箔分布到负极涂 覆层材料活性炭的表面， 负极电解液的阳离子钠离子迁移到负极涂覆层 材料表面附近与负极涂覆层材料 表面的负电荷形成双电层， 负极电解液的阴离子氯离子迁移到聚酰胺介电 层的 负极表面附近， 形成阴离子层。 介电层两侧的阴阳离子层可以保持较高的电势 差， 离子储能装置可以有较高的幵路电压。 放电吋， 分布到正极涂覆层材料表 面的正电荷通过正极集流体对外释放， 正极涂覆层材料表面附近的正极电解液 阴离子迁移回电解液中， 正极涂覆层材料表面的双电层消散， 介电层正极表面 附近的正极电解液的阳离子迁移回电解液中， 介电层正极的阳离子层消散。 分 布到负极涂覆层材料表面的负电荷通过负极集 流体对外释放， 负极涂覆层材料 表面附近的负极电解液阳离子迁移回电解液中 ， 负极涂覆层材料表面的双电层 消散， 介电层负极表面附近的负极电解液阴离子迁移 回电解液中， 介电层负极 的阴离子层消散。

[0015] 实施例四

[0016] 本发明主要由正极、 负极、 介电层及外壳组成， 正极与负极由介电层隔离幵， 外壳包覆并保护正极、 负极与介电层。 所述正极主要由正极集流体、 正极涂覆 层、 正极电解液组成。 正极集流体为不锈钢箔， 不锈钢厚度为 20微米， 正极涂 覆层为活性炭涂覆层， 活性炭涂覆层厚度为 0.4毫米， 正极电解液为氯化钠饱和 水溶液。 所述负极主要由负极集流体、 负极涂覆层、 负极电解液组成。 负极集 流体为镀镍钢箔， 镀镍钢箔厚度为 20微米， 负极涂覆层为活性炭涂覆层， 活性 炭涂覆层厚度为 0.4毫米， 负极电解液为氯化钠饱和水溶液。 负极电解液与正极 电解液完全隔离。 所述介电层为钛酸钙薄膜介电层。 所述外壳为 ABS塑料壳。 本 发明的离子储能装置的结构为层叠结构， 按照正极、 介电层、 负极、 介电层、 正极、 介电层 ......负极， 一层一层层叠。 本发明的工作原理主要是： 充电吋， 正电荷通过正极集流体不锈钢箔分布到正极涂 覆层材料活性炭的表面， 正极电 解液的阴离子氯离子迁移到正极涂覆层材料表 面附近与正极涂覆层材料表面的 正电荷形成双电层， 正极电解液的阳离子钠离子迁移到复合聚酰胺 介电层的正 极表面附近， 形成阳离子层。 负电荷通过负极集流体镀镍钢箔分布到负极涂 覆 层材料活性炭的表面， 负极电解液的阳离子钠离子迁移到负极涂覆层 材料表面 附近与负极涂覆层材料表面的负电荷形成双电 层， 负极电解液的阴离子氯离子 迁移到聚酰胺介电层的负极表面附近， 形成阴离子层。 介电层两侧的阴阳离子 层可以保持较高的电势差， 离子储能装置可以有较高的幵路电压。 放电吋， 分 布到正极涂覆层材料表面的正电荷通过正极集 流体对外释放， 正极涂覆层材料 表面附近的正极电解液阴离子迁移回电解液中 ， 正极涂覆层材料表面的双电层 消散， 介电层正极表面附近的正极电解液阳离子迁移 回电解液中， 介电层正极 的阳离子层消散。 分布到负极涂覆层材料表面的负电荷通过负极 集流体对外释 放， 负极涂覆层材料表面附近的负极电解液阳离子 迁移回电解液中， 负极涂覆 层材料表面的双电层消散， 介电层负极表面附近的负极电解液阴离子迁移 回电 解液中， 介电层负极的阴离子层消散。

[0017] 实施例五

[0018] 本发明主要由正极、 负极、 介电层及外壳组成， 正极与负极由介电层隔离幵， 外壳包覆并保护正极、 负极与介电层。 所述正极主要由正极集流体、 正极涂覆 层、 正极电解液组成。 正极集流体为碳纤维薄膜， 薄膜厚度为 15微米， 正极涂 覆层为活性炭涂覆层， 活性炭涂覆层厚度为 0.4毫米， 正极电解液为氯化钠饱和 水溶液。 所述负极主要由负极集流体、 负极涂覆层、 负极电解液组成。 负极集 流体为不锈钢箔， 不锈钢薄膜厚度为 15微米， 负极涂覆层为纳米碳纤维涂覆层 ， 碳纤维涂覆层厚度为 0.4毫米， 负极电解液为氯化钠饱和水溶液。 负极电解液 与正极电解液完全隔离。 所述介电层为混合钛酸钙的聚酰胺薄膜复合介 电层。 所述外壳为铝塑膜复合材料外壳。 本发明的离子储能装置的结构为层叠结构， 按照正极、 介电层、 负极、 介电层、 正极、 介电层 ......负极， 一层一层层叠。 本发明的工作原理主要是： 充电吋， 正电荷通过正极集流体碳纤维薄膜分布到 正极涂覆层材料活性炭的表面， 正极电解液的阴离子氯离子迁移到正极涂覆层 材料表面附近与正极涂覆层材料表面的正电荷 形成双电层， 正极电解液的阳离 子钠离子迁移到介电层的正极表面附近， 形成阳离子层。 负电荷通过负极集流 体不锈钢分布到负极涂覆层材料碳纤维的表面 ， 负极电解液的阳离子钠离子迁 移到负极涂覆层材料表面附近与负极涂覆层材 料表面的负电荷形成双电层， 负 极电解液的阴离子氯离子迁移到介电层的负极 表面附近， 形成阴离子层。 介电 层两侧的阴阳离子层可以保持较高的电势差， 离子储能装置可以有较高的幵路 电压。 放电吋， 分布到正极涂覆层材料的表面的正电荷通过正 极集流体对外释 放， 正极涂覆层材料表面附近的正极电解液阴离子 迁移回电解液中， 正极涂覆 层材料表面的双电层消散， 介电层正极表面附近的正极电解液的阳离子迁 移回 电解液中， 介电层正极的阳离子层消散。 分布到负极涂覆层材料的表面的负电 荷通过负极集流体对外释放， 负极涂覆层材料表面附近的负极电解液的阳离 子 迁移回电解液中， 负极涂覆层材料表面的双电层消散， 介电层负极表面附近的 负极电解液阴离子迁移回电解液中， 介电层负极的阴离子层消散。

[0019] 实施例六

[0020] 本发明主要由正极、 负极、 介电层及外壳组成， 正极与负极由介电层隔离幵， 外壳包覆并保护正极、 负极与介电层。 所述正极主要由正极集流体、 正极涂覆 层、 正极电解液组成。 正极集流体为碳纤维薄膜， 薄膜厚度为 15微米， 正极涂 覆层为石墨烯涂覆层， 石墨烯涂覆层厚度为 0.4毫米， 正极电解液为氯化钠饱和 水溶液。 所述负极主要由负极集流体、 负极涂覆层、 负极电解液组成。 负极集 流体为不锈钢箔， 不锈钢薄膜厚度为 15微米， 负极涂覆层为石墨烯涂覆层， 石 墨烯涂覆层厚度为 0.4毫米， 负极电解液为氯化钠饱和水溶液。 负极电解液与正 极电解液完全隔离。 所述介电层为混合钛酸钙的聚酰胺薄膜复合介 电层。 所述 外壳为铝塑膜复合材料外壳。 本发明的离子储能装置的结构为层叠结构， 按照 正极、 介电层、 负极、 介电层、 正极、 介电层 ......负极， 一层一层层叠。 本发 明的工作原理主要是： 充电吋， 正电荷通过正极集流体碳纤维薄膜分布到正极 涂覆层材料石墨烯的表面， 正极电解液的阴离子氯离子迁移到正极涂覆层 的表 面附近与正极涂覆层表面的正电荷形成双电层 ， 正极电解液的阳离子钠离子迁 移到介电层的正极表面附近， 形成阳离子层。 负电荷通过负极集流体不锈钢分 布到负极涂覆层材料石墨烯的表面， 负极电解液的阳离子钠离子迁移到负极涂 覆层的表面附近与负极涂覆层表面的负电荷形 成双电层， 负极电解液的阴离子 氯离子迁移到介电层的负极表面附近， 形成阴离子层。 介电层两侧的阴阳离子 层可以保持较高的电势差， 离子储能装置可以有较高的幵路电压。 放电吋， 分 布到正极涂覆层材料表面的正电荷通过正极集 流体对外释放， 正极涂覆层材料 的表面附近的正极电解液的阴离子迁移回电解 液中， 正极涂覆层材料表面的双 电层消散， 介电层的正极表面附近的正极电解液的阳离子 迁移回电解液中， 介 电层正极的阳离子层消散。 分布到负极涂覆层材料表面的负电荷通过负极 集流 体对外释放， 负极涂覆层材料表面附近的负极电解液阳离子 迁移回电解液中， 负极涂覆层材料表面的双电层消散， 介电层负极表面附近的负极电解液阴离子 迁移回电解液中， 介电层负极的阴离子层消散。

[0021] 实施例七

[0022] 本发明主要由正极、 负极、 介电层及外壳组成， 正极与负极由介电层隔离幵， 外壳包覆并保护正极、 负极与介电层。 所述正极主要由正极集流体、 正极涂覆 层、 正极电解液组成。 正极集流体为镀镍钢带， 镀镍钢带厚度为 25微米， 正极 涂覆层为镀镍的纳米氧化铝复合材料， 涂覆层厚度为 0.3毫米， 正极电解液为氯 化钠饱和水溶液。 所述负极主要由负极集流体、 负极涂覆层、 负极电解液组成 。 负极集流体为石墨薄膜， 薄膜厚度为 30微米， 负极涂覆层为活性炭涂覆层， 涂覆层厚度为 0.3毫米， 负极电解液为硫酸钠饱和水溶液。 负极电解液与正极电 解液完全隔离。 所述介电层为聚酰胺介电层。 所述外壳为钢壳。 本发明的离子 储能装置的结构为层叠结构， 按照正极、 介电层、 负极、 介电层、 正极、 介电 层 ......负极， 一层一层层叠。 本发明的工作原理主要是： 充电吋， 正电荷通过 正极集流体镀镍钢带分布到正极涂覆层材料镀 镍的纳米氧化铝复合材料的表面 ， 正极电解液的阴离子氯离子迁移到正极涂覆层 的表面附近与正极涂覆层表面 的正电荷形成双电层， 正极电解液的阳离子钠离子迁移到介电层的正 极表面附 近， 形成阳离子层。 负电荷通过负极集流体石墨薄膜分布到负极涂 覆层材料活 性炭的表面， 负极电解液的阳离子钠离子迁移到负极涂覆层 的表面附近与负极 涂覆层表面的负电荷形成双电层， 负极电解液的阴离子硫酸根离子迁移到介电 层的负极表面附近， 形成阴离子层。 介电层两侧的阴阳离子层可以保持较高的 电势差， 离子储能装置可以有较高的幵路电压。 放电吋， 分布到正极涂覆层材 料表面的正电荷通过正极集流体对外释放， 正极涂覆层材料的表面附近的正极 电解液的阴离子迁移回电解液中， 正极涂覆层材料表面的双电层消散， 介电层 的正极表面附近的正极电解液的阳离子迁移回 电解液中， 介电层正极的阳离子 层消散。 分布到负极涂覆层材料表面的负电荷通过负极 集流体对外释放， 负极 涂覆层材料表面附近的负极电解液阳离子迁移 回电解液中， 负极涂覆层材料表 面的双电层消散， 介电层负极表面附近的负极电解液阴离子迁移 回电解液中， 介电层负极的阴离子层消散。

[0023] 实施例八

[0024] 本发明主要由正极、 负极、 介电层及外壳组成， 正极与负极由介电层隔离幵， 外壳包覆并保护正极、 负极与介电层。 所述正极主要由正极集流体、 正极涂覆 层、 正极电解液组成。 正极集流体为铝箔， 铝箔厚度为 10-40微米， 正极涂覆层 为活性炭涂覆层， 涂覆层厚度为 0.1--3毫米， 正极电解液为六氟磷酸锂盐的有机 电解液， 电解液为 30<¾--100<¾饱和浓度电解液。 所述负极主要由负极集流体、 负 极涂覆层、 负极电解液组成。 负极集流体为铝箔， 铝箔厚度为 10-40微米， 负极 涂覆层为活性炭涂覆层， 涂覆层厚度为 0.1--3毫米， 负极电解液为六氟磷酸锂的 有机电解液， 电解液为 30<¾--100<¾饱和浓度的电解液。 负极电解液与正极电解液 完全隔离。 所述介电层为添加钛酸钙的聚酰胺薄膜介电层 。 所述外壳为钢壳。 本发明的离子储能装置的结构为层叠结构， 按照正极、 介电层、 负极、 介电层 、 正极、 介电层 ......负极， 一层一层层叠。 本发明的工作原理主要是： 充电吋

， 正电荷通过正极集流体铝箔分布到正极涂覆层 材料活性炭的表面， 正极电解 液的阴离子六氟磷酸根离子迁移到正极涂覆层 材料的表面附近与正极涂覆层材 料表面的正电荷形成双电层， 正极电解液的阳离子锂离子迁移到复合聚酰胺 介 电层的正极表面附近， 形成阳离子层。 负电荷通过负极集流体铝箔分布到负极 涂覆层材料活性炭的表面， 负极电解液的阳离子锂离子迁移到负极涂覆层 材料 的表面附近与负极涂覆层材料表面的负电荷形 成双电层， 负极电解液的阴离子 六氟磷酸根离子迁移到聚酰胺介电层的负极表 面附近， 形成阴离子层。 介电层 两侧的阴阳离子层可以保持较高的电势差， 离子储能装置可以有较高的幵路电 压。 放电吋， 分布到正极涂覆层材料表面的正电荷通过正极 集流体对外释放， 正极涂覆层材料表面附近的正极电解液阴离子 迁移回电解液中， 正极涂覆层材 料表面的双电层消散， 介电层正极表面附近的正极电解液阳离子迁移 回电解液 中， 介电层正极的阳离子层消散。 分布到负极涂覆层材料表面的负电荷通过负 极集流体对外释放， 负极涂覆层材料表面附近的负极电解液阳离子 迁移回电解 液中， 负极涂覆层材料表面的双电层消散， 介电层负极表面附近的负极电解液 的阴离子迁移回电解液中， 介电层负极的阴离子层消散。

[0025] 实施例九

[0026] 本发明主要由正极、 负极、 隔膜、 介电层及外壳组成， 正极与负极由隔膜与介 电层隔离幵， 外壳包覆并保护正极、 负极、 隔膜与介电层。 所述正极主要由正 极集流体、 正极涂覆层、 正极电解液组成。 正极集流体为铝箔， 铝箔厚度为 10-- 40微米， 正极涂覆层为活性炭涂覆层， 涂覆层厚度为 0.1--3毫米， 正极电解液为 六氟磷酸锂盐的有机电解液， 电解液为 30<¾--100<¾饱和浓度电解液。 所述负极主 要由负极集流体、 负极涂覆层、 负极电解液组成。 负极集流体为铝箔， 铝箔厚 度为 10-40微米， 负极涂覆层为活性炭涂覆层， 涂覆层厚度为 0.1--3毫米， 负极 电解液为六氟磷酸锂的有机电解液， 电解液为 30<¾--100<¾饱和浓度的电解液。 负 极电解液与正极电解液完全隔离。 所述隔膜为电子绝缘离子导通的微孔薄膜， 各种锂离子电池隔膜均可用， 隔膜介于负极与介电层之间。 所述介电层为添加 钛酸钙的聚酰胺薄膜介电层。 所述外壳为钢壳。 本发明的离子储能装置的结构 为层叠结构， 按照正极、 介电层、 隔膜、 负极、 介电层、 正极、 介电层、 隔膜 ......负极， 一层一层层叠。 本发明的工作原理主要是： 充电吋， 正电荷通过正 极集流体铝箔分布到正极涂覆层材料活性炭的 表面， 正极电解液的阴离子六氟 磷酸根离子迁移到正极涂覆层材料的表面附近 与正极涂覆层材料表面的正电荷 形成双电层， 正极电解液的阳离子锂离子迁移到复合聚酰胺 介电层的正极表面 附近， 形成阳离子层。 负电荷通过负极集流体铝箔分布到负极涂覆层 材料活性 炭的表面， 负极电解液的阳离子锂离子迁移到负极涂覆层 材料的表面附近与负 极涂覆层材料表面的负电荷形成双电层， 负极电解液的阴离子六氟磷酸根离子 迁移到聚酰胺介电层的负极表面附近， 形成阴离子层。 介电层两侧的阴阳离子 层可以保持较高的电势差， 离子储能装置可以有较高的幵路电压。 放电吋， 分 布到正极涂覆层材料表面的正电荷通过正极集 流体对外释放， 正极涂覆层材料 表面附近的正极电解液阴离子迁移回电解液中 ， 正极涂覆层材料表面的双电层 消散， 介电层正极表面附近的正极电解液阳离子迁移 回电解液中， 介电层正极 的阳离子层消散。 分布到负极涂覆层材料表面的负电荷通过负极 集流体对外释 放， 负极涂覆层材料表面附近的负极电解液阳离子 迁移回电解液中， 负极涂覆 层材料表面的双电层消散， 介电层负极表面附近的负极电解液的阴离子迁 移回 电解液中， 介电层负极的阴离子层消散。

[0027] 实施例十

[0028] 本发明主要由正极、 负极、 隔膜、 介电层及外壳组成， 正极与负极由介电层隔 离幵， 外壳包覆并保护正极、 负极与介电层。 所述正极主要由正极集流体、 正 极涂覆层、 正极电解液组成。 正极集流体为铝箔， 铝箔厚度为 10-40微米， 优选 20微米， 正极涂覆层为活性炭涂覆层， 活性炭涂覆层厚度为 0,1-3毫米， 优选 0.3 毫米， 正极电解液为六氟磷酸锂 30<¾--100<¾饱和浓度的有机电解液， 优选 80%饱 和浓度的有机电解液。 所述负极主要由负极集流体、 负极涂覆层、 负极电解液 组成。 负极集流体为不锈钢箔， 不锈钢的厚度为 10-50微米， 优选 20微米， 负极 涂覆层为活性炭涂覆层， 性炭涂覆层厚度为 0.1--3毫米， 优选 0.3毫米， 负极电解 液为氯化钠 30<¾--100<¾饱和浓度的水溶液， 优选 80%饱和浓度的有机电解液。 负 极电解液与正极电解液完全隔离。 所述隔膜为电子绝缘离子导通的微孔薄膜， 正极隔膜介于正极与介电层之间， 负极隔膜介于负极与介电层之间。 所述介电 层主要由介电材料层与涂覆层组成， 介电材料层为添加纳米钛酸钙的聚酰胺薄 膜层， 涂覆层分正极面涂覆层与负极面涂覆层， 正极面涂覆层与负极面涂覆层 的涂覆材料相同均为活性炭， 活性炭涂覆层厚度为 0,1-3毫米， 优选 0.3毫米。 所 述外壳为钢壳。 本发明的离子储能装置的结构为层叠结构， 按照正极、 介电层 、 负极、 介电层、 正极、 介电层 ......负极， 一层一层层叠。 本发明的工作原理 主要是： 充电吋， 正电荷通过正极集流体铝箔分布到正极涂覆层 材料活性炭的 表面， 正极电解液的阴离子六氟磷酸根离子迁移到正 极涂覆层材料的表面附近 与正极涂覆层材料表面的正电荷形成双电层， 正极电解液的阳离子锂离子迁移 到复合聚酰胺介电层的正极涂覆层表面附近， 形成阳离子层。 负电荷通过负极 集流体不锈钢箔分布到负极涂覆层材料活性炭 的表面， 负极电解液的阳离子钠 离子迁移到负极涂覆层材料的表面附近与负极 涂覆层材料表面的负电荷形成双 电层， 负极电解液的阴离子氯离子迁移到聚酰胺介电 层的负极涂覆层表面附近 ， 形成阴离子层。 介电层两侧的阴阳离子层可以保持较高的电势 差， 离子储能 装置可以有较高的幵路电压。 放电吋， 分布到正极涂覆层材料表面的正电荷通 过正极集流体对外释放， 正极涂覆层材料表面附近的正极电解液阴离子 迁移回 电解液中， 正极涂覆层材料表面的双电层消散， 介电层正极涂覆层表面附近的 正极电解液阳离子迁移回电解液中， 介电层正极的阳离子层消散。 分布到负极 涂覆层材料表面的负电荷通过负极集流体对外 释放， 负极涂覆层材料表面附近 的负极电解液阳离子迁移回电解液中， 负极涂覆层材料表面的双电层消散， 介 电层负极涂覆层表面附近的负极电解液阴离子 迁移回电解液中， 介电层负极的 阴离子层消散。

[0029] 实施例十一

[0030] 本发明主要由正极、 负极、 隔膜、 介电层及外壳组成， 正极与负极由介电层隔 离幵， 外壳包覆并保护正极、 负极、 隔膜与介电层。 所述正极主要由正极集流 体、 正极涂覆层、 正极电解液组成。 正极集流体为不锈钢箔， 不锈钢厚度为 20 微米， 正极涂覆层为活性炭涂覆层， 活性炭涂覆层厚度为 0.3毫米， 正极电解液 为氯化钠的 80%饱和浓度水溶液。 所述负极主要由负极集流体、 负极涂覆层、 负 极电解液组成。 负极集流体为不锈钢箔， 不锈钢厚度为 20微米， 负极涂覆层为 活性炭涂覆层， 活性炭涂覆层厚度为 0.3毫米， 负极电解液为硫酸钠的 80%饱和 浓度水溶液。 负极电解液与正极电解液完全隔离。 所述隔膜为电子绝缘离子导 通的微孔薄膜， 正极隔膜介于正极与介电层之间， 负极隔膜介于负极与介电层 之间。 所述介电层主要由介电材料层与涂覆层组成， 介电材料层为添加纳米钛 酸钙的聚酰胺薄膜层， 涂覆层分正极面涂覆层与负极面涂覆层， 正极面涂覆层 与负极面涂覆层的涂覆材料相同均为石墨烯， 石墨烯涂覆层厚度为 0,1毫米。 所 述外壳为钢壳。 本发明的离子储能装置的结构为卷绕结构， 按正极、 隔膜、 介 电层、 隔膜、 负极、 介电层的次序层叠卷绕。 本发明的工作原理主要是： 充电 吋， 正电荷通过正极集流体不锈钢箔分布到正极涂 覆层材料活性炭的表面， 正 极电解液的阴离子氯离子迁移到正极集涂覆层 材料表面附近与正极涂覆层材料 表面的正电荷形成双电层， 正极电解液的阳离子钠离子迁移到复合聚酰胺 介电 层的正极表面附近， 形成阳离子层。 负电荷通过负极集流体不锈钢箔分布到负 极涂覆层材料活性炭的表面， 负极电解液的阳离子钠离子迁移到负极涂覆层 材 料表面附近与负极涂覆层材料表面的负电荷形 成双电层， 负极电解液的阴离子 硫酸根离子迁移到聚酰胺介电层的负极表面附 近， 形成阴离子层。 介电层两侧 的阴阳离子层可以保持较高的电势差， 离子储能装置可以有较高的幵路电压。 放电吋， 分布到正极涂覆层材料表面的正电荷通过正极 集流体对外释放， 正极 涂覆层材料表面附近的正极电解液阴离子迁移 回电解液中， 正极涂覆层材料表 面的双电层消散， 介电层正极表面附近的正极电解液的阳离子迁 移回电解液中 ， 介电层正极的阳离子层消散。 分布到负极涂覆层材料表面的负电荷通过负极 集流体对外释放， 负极涂覆层材料表面附近的负极电解液阳离子 迁移回电解液 中， 负极涂覆层材料表面的双电层消散， 介电层负极表面附近的负极电解液阴 离子迁移回电解液中， 介电层负极的阴离子层消散。

上述实施例只是本发明的部分应用， 不同正极、 不同负极、 不同介电层、 不同 外壳及不同的装配方式可以有许多的组合， 这些组合都可以实现本发明。