CN106340622A - 一种高功率高能量化学电源及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高功率高能量化学电源及其制备方法，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极为锂离子金属氧化物与高表面积炭的混合物，负极为硬碳和锂离子金属氮化物的混合物，电解液为含有锂离子的非水有机溶剂。制备方法包括：将各原料混合，搅拌至膏状，然后涂在集流体上，经烘干、碾压、裁切、真空干燥制备成正极片/负极片；利用正极片、负极片和隔膜制备电芯，将正/负极集群分别焊接到极耳上，置于外壳中，加入电解液，封口即得。本发明的化学电源的能量密度达到100‑150Wh/Kg、功率密度>5000W/Kg，可广泛应用于纯电动汽车、混合动力汽车、电动工具、后备电源、光伏发电储能、风电调峰储能等领域。

Description

一种高功率高能量化学电源及其制备方法
技术领域
本发明属于化学电源技术领域，特别涉及一种高功率高能量化学电源及其制备方法。
背景技术
化学电源是一种利用电化学氧化还原反应进行储能的器件，主要包括锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池、铅酸电池等。目前，能量密度最高的化学电源是锂离子电池，其储能密度达150～220Wh/Kg，成为一些对体积、重量要求较高应用场合的主要电源，如手机、数码相机、笔记本电脑等。随着环境保护压力的不断加大，世界各国都投入巨大的人力、物力及财力发展新能源汽车，并且取得长足的发展，新能源汽车推广力度不断加大，商业化市场应用规模不断扩大。而新能源汽车主要使用的化学电源为锂离子电池。
尽管近几年新能源汽车用锂离子电池的规模取得了飞跃式的发展，市场容量相当巨大，但是，锂离子电池充电速度慢、循环充放电寿命短、功率特性不理想、低温性能不佳等缺点还是一定程度上限制了新能源汽车的发展。为了使新能源汽车真正满足实际用户的要求，必须对锂离子电池进行改进，克服其一些缺点，提升充电速度及循环寿命，增强大功率特性，使其成为一种高功率、长寿命、高能量的化学电源。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高功率高能量化学电源及其制备方法，该化学电源由正极、负极及介于两者之间的隔膜、电解液组成，正极活性物质采用锂离子金属氧化物与高比表面积炭的混合物，负极活性物质采用硬碳与锂离子金属氮化物的混合物，电解液采用含有锂离子的非水有机溶剂，可广泛应用于纯电动汽车、混合动力汽车、电动工具、后备电源、光伏发电储能、风电调峰储能等领域。
本发明的一种高功率高能量化学电源，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极为锂离子金属氧化物与高比表面积炭的混合物，负极为硬碳和锂离子金属氮化物的混合物，电解液为含有锂离子的非水有机溶剂。
所述正极和负极中加入质量含量为1％～15％的粘结剂和质量含量为1％～10％的导电剂中的至少一种；上述质量含量的基数为正极原料总质量/负极原料总质量(不包括溶剂)。
所述粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素纳和丁苯橡胶中的至少一种；导电剂为导电炭黑、乙炔黑、石墨粉中的至少一种。
所述锂离子金属氧化物与高比表面积炭的质量比为5：5～10：1；硬碳和锂离子金属氮化物的质量比为6：4～15：1。
所述锂离子金属氧化物为LiCoO2、LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4、LiNiO2、LiFePO4、LiNi0.8Co0.2O2、LiNi0.8Co0.15A10.05O2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2中的至少一种；炭为活性炭、活性炭纤维、炭黑、介孔炭、炭气凝胶、炭纳米管和石墨烯中的至少一种。
所述锂离子金属氧化物是一类能进行锂离子可逆嵌入与嵌出、反复充放电特性好的材料；所述高比表面积炭的比表面积≥1000m2/g，是一类具有发达内部孔隙结构、利用双电层电容及赝电容储能的材料。
所述锂离子金属氮氧化物为Li2.6Co0.4N、Li2.5Ni0.5N、Li2.6Cu0.4N、Li7MnN4、Li3FeN2中的至少一种；硬碳为酚醛树脂碳、环氧树脂碳、聚糠醇树脂碳、糠醛树脂碳、苯碳、聚糠醇热解碳、聚氯乙烯热解碳和酚醛热解碳中的至少一种。
所述锂离子金属氮化物具有优秀的离子导电性，其工作电极电位在0～1.4V(相对锂金属)，比容量在200～900mAh/g；硬碳是一类在2500℃以上的高温难以石墨化的碳材料，是属于高分子热分解碳，比容量达300～800mAh/g。
所述隔膜为聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、复合膜、无机陶瓷膜、纸隔膜、聚偏氟乙烯膜或聚酰亚胺膜。
所述的隔膜为微孔膜，其厚度在10～50μm，具有良好的吸附及保持电解液的能力，同时在宽温度范围内保持稳定可靠。
所述电解液中锂离子的浓度为0.5～2.0mol/L。。
所述电解液中锂离子来源于锂盐；其中，锂盐为LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)、LiBOB、LiAsF6、LiB(CH3)4、LiB(CF3)4、LiPO2(C2F5)2中的至少一种；非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、氟化碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟化碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙腈中的至少一种。
本发明的一种高功率高能量化学电源的制备方法，包括：
(1)将各原料混合，搅拌至膏状，然后涂在集流体上，经烘干、碾压、裁切、真空干燥制备成正极片/负极片；
(2)利用正极片、负极片和隔膜制备电芯，将电芯中的正/负极集群分别焊接到极耳上，置于外壳中，加入电解液，封口即得。
本发明中正极片的集流体采用铝箔、铝网、多孔铝箔、泡沫铝，负极片的集流体采用铜箔、铜网、多孔铜箔、泡沫铜、镍箔、镍网、泡沫镍、不锈钢箔、不锈钢网。
本发明中，正极片的制作步骤为：按照一定的质量比称取锂离子金属氧化物、高比表面积炭、导电剂、粘结剂混合后，搅拌至膏状，然后涂在集流体上，经烘干、碾压、裁切、真空干燥制备成正极片。负极片的制作步骤为：按照一定的质量比称取硬碳、锂金属氮化物、导电剂、粘结剂混合后，搅拌至膏状，然后涂在集流体上，经烘干、碾压、裁切、真空干燥制备成负极片。
根据整个化学电源对功率和能量侧重点的不同，可以优化调整正负极活性物质中各组份的比例。
本发明在锂离子电池的基础上，进行了全新电化学设计，正极方面，将超级电容器用高比表面积炭材料引入其中，与锂离子金属氧化物形成复合正极，产生电容电池的协同效应，显著提高其循环寿命及快速充放电响应能力；负极方面，使用大层间距、具备快速充放电及长循环寿命的硬炭材料，但是，硬炭材料普遍存在首次充放电效率低(一般在75～80％之间)、不可逆容量高的缺点，若使用其作为单一负极，整个化学电源的能量密度偏低，不利于其市场应用的推广，为了克服其不足，本发明创造性地将自带锂源的锂金属氮化物引入负极，形成炭锂复合负极，弥补炭材料首次不可逆容量的损失，提升化学电源的整体能量密度。
有益效果
本发明通过在正负极上进行全新的电化学设计，使得储能器件具有高能量密度(能达到100-160Wh/Kg)、高功率密度(>5000W/Kg)的特性(能量密度和功率密度都是根据实际器件的重量计算出来的)，可广泛应用于纯电动汽车、混合动力汽车、电动工具、后备电源、光伏发电储能、风电调峰储能等领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
正极片的制作：将LiCoO2、比表面积≥1000m2/g的活性炭、导电炭黑、PVDF按质量比为80:10:5:5混合，用NMP调成浆料，然后涂布在16μm的铝箔(涂布增重为：42mg/cm2)上，经烘干(120℃)、碾压、裁片(活性物质尺寸为：40*60mm2)、24h真空干燥(120℃)制作成正极片。
负极片的制作：将酚醛树脂碳、Li2.6Co0.4N、导电炭黑、PVDF按质量比为80:10:5:5混合，用NMP调成浆料，然后涂布在10μ的铜箔上(涂布增重为：21mg/cm2)，经烘干(120℃)、碾压、裁片(活性物质尺寸为：41*61mm2)、24h真空干燥(120℃)制作成负极片。
选用聚乙烯微孔膜为隔膜，将正极片(15片)、隔膜、负极片(16片)层叠成电芯，然后将叠好的电芯的正极极群焊在铝制极耳上、负极极群焊在铜镀镍极耳上，将焊好后的电芯放入成型好的铝塑膜中，并注入1mol/L LiPF6—EC(碳酸乙烯酯)/DMC(碳酸二甲酯)(质量比为1：1)的电解液10g，组装成方型储能器件。器件经化成后(0.1C充电至4.2V，0.1C放电至2.5)，首次充放电效率为98.5％，进行性能测试，测试制度为2A充电至4.2V，静置5min，2A放电至2.5V，器件的比能量为140Wh/Kg，比功率为6000W/Kg，经过5A充放循环20000次后，容量保持率在80％。
实施例2
正极片的制作：将LiMn2O4、比表面积≥1000m2/g的活性炭、导电炭黑、PVDF按质量比为80:10:5:5混合，用NMP调成浆料，然后涂布在16μm的铝箔(涂布增重为：42mg/cm2)上，经烘干(120℃)、碾压、裁片(活性物质尺寸为：40*60mm2)、24h真空干燥(120℃)制作成正极片。
负极片的制作：将酚醛树脂碳、Li2.6Co0.4N、导电炭黑、PVDF按质量比为80:10:5:5混合，用NMP调成浆料，然后涂布在10μ的铜箔上(涂布增重为：21mg/cm2)，经烘干(120℃)、碾压、裁片(活性物质尺寸为：41*61mm2)、24h真空干燥(120℃)制作成负极片。
选用聚乙烯微孔膜为隔膜，将正极片(15片)、隔膜、负极片(16片)层叠成电芯，然后将叠好的电芯的正极极群焊在铝制极耳上、负极极群焊在铜镀镍极耳上，将焊好后的电芯放入成型好的铝塑膜中，并注入1mol/L LiPF6—EC(碳酸乙烯酯)/DMC(碳酸二甲酯)(质量比为1：1)的电解液10g，组装成方型储能器件。器件经化成后(0.1C充电至4.2V，0.1C放电至2.5)，首次充放电效率为98.0％，进行性能测试，测试制度为2A充电至4.2V，静置5min，2A放电至2.5V，器件的比能量为100Wh/Kg，比功率为6500W/Kg，经过5A充放循环20000次后，容量保持率在82％。
实施例3
正极片的制作：将LiNiO2、比表面积≥1000m2/g的活性炭、导电炭黑、PVDF按质量比为80:10:5:5混合，用NMP调成浆料，然后涂布在16μm的铝箔(涂布增重为：42mg/cm2)上，经烘干(120℃)、碾压、裁片(活性物质尺寸为：40*60mm2)、24h真空干燥(120℃)制作成正极片。
负极片的制作：将酚醛树脂碳、Li2.6Co0.4N、导电炭黑、PVDF按质量比为80:10:5:5混合，用NMP调成浆料，然后涂布在10μ的铜箔上(涂布增重为：21mg/cm2)，经烘干(120℃)、碾压、裁片(活性物质尺寸为：41*61mm2)、24h真空干燥(120℃)制作成负极片。
选用聚乙烯微孔膜为隔膜，将正极片(15片)、隔膜、负极片(16片)层叠成电芯，然后将叠好的电芯的正极极群焊在铝制极耳上、负极极群焊在铜镀镍极耳上，将焊好后的电芯放入成型好的铝塑膜中，并注入1mol/L LiPF6—EC(碳酸乙烯酯)/DMC(碳酸二甲酯)(质量比为1：1)的电解液10g，组装成方型储能器件。器件经化成后(0.1C充电至4.2V，0.1C放电至2.5)，首次充放电效率为97.5％，进行性能测试，测试制度为2A充电至4.2V，静置5min，2A放电至2.5V，器件的比能量为160Wh/Kg，比功率为5500W/Kg，经过5A充放循环20000次后，容量保持率在75％。
实施例4
正极片的制作：将LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、比表面积≥1000m2/g的活性炭、导电炭黑、PVDF按质量比为80:10:5:5混合，用NMP调成浆料，然后涂布在16μm的铝箔(涂布增重为：42mg/cm2)上，经烘干(120℃)、碾压、裁片(活性物质尺寸为：40*60mm2)、24h真空干燥(120℃)制作成正极片。
负极片的制作：将酚醛树脂碳、Li2.6Co0.4N、导电炭黑、PVDF按质量比为80:10:5:5混合，用NMP调成浆料，然后涂布在10μ的铜箔上(涂布增重为：21mg/cm2)，经烘干(120℃)、碾压、裁片(活性物质尺寸为：41*61mm2)、24h真空干燥(120℃)制作成负极片。
选用聚乙烯微孔膜为隔膜，将正极片(15片)、隔膜、负极片(16片)层叠成电芯，然后将叠好的电芯的正极极群焊在铝制极耳上、负极极群焊在铜镀镍极耳上，将焊好后的电芯放入成型好的铝塑膜中，并注入1mol/L LiPF6—EC(碳酸乙烯酯)/DMC(碳酸二甲酯)(质量比为1：1)的电解液10g，组装成方型储能器件。器件经化成后(0.1C充电至4.2V，0.1C放电至2.5)，首次充放电效率为98.2％，进行性能测试，测试制度为2A充电至4.2V，静置5min，2A放电至2.5V，器件的比能量为145Wh/Kg，比功率为6200W/Kg，经过5A充放循环20000次后，容量保持率在90％。
实施例5
正极片的制作：将LiNi0.8Co0.15A10.05O2、比表面积≥1000m2/g的活性炭、导电炭黑、PVDF按质量比为80:10:5:5混合，用NMP调成浆料，然后涂布在16μm的铝箔(涂布增重为：42mg/cm2)上，经烘干(120℃)、碾压、裁片(活性物质尺寸为：40*60mm2)、24h真空干燥(120℃)制作成正极片。
负极片的制作：将酚醛树脂碳、Li2.6Co0.4N、导电炭黑、PVDF按质量比为80:10:5:5混合，用NMP调成浆料，然后涂布在10μ的铜箔上(涂布增重为：21mg/cm2)，经烘干(120℃)、碾压、裁片(活性物质尺寸为：41*61mm2)、24h真空干燥(120℃)制作成负极片。
选用聚乙烯微孔膜为隔膜，将正极片(15片)、隔膜、负极片(16片)层叠成电芯，然后将叠好的电芯的正极极群焊在铝制极耳上、负极极群焊在铜镀镍极耳上，将焊好后的电芯放入成型好的铝塑膜中，并注入1mol/L LiPF6—EC(碳酸乙烯酯)/DMC(碳酸二甲酯)(质量比为1：1)的电解液10g，组装成方型储能器件。器件经化成后(0.1C充电至4.2V，0.1C放电至2.5)，首次充放电效率为98.1％，进行性能测试，测试制度为2A充电至4.2V，静置5min，2A放电至2.5V，器件的比能量为155Wh/Kg，比功率为6100W/Kg，经过5A充放循环20000次后，容量保持率在85％。
实施例6
正极片的制作：将LiNi0.8Co0.15A10.05O2、比表面积≥1000m2/g的活性炭、导电炭黑、PVDF按质量比为80:10:5:5混合，用NMP调成浆料，然后涂布在16μm的铝箔(涂布增重为：42mg/cm2)上，经烘干(120℃)、碾压、裁片(活性物质尺寸为：40*60mm2)、24h真空干燥(120℃)制作成正极片。
负极片的制作：将酚醛树脂碳、Li2.5Ni0.5N、导电炭黑、PVDF按质量比为80:10:5:5混合，用NMP调成浆料，然后涂布在10μ的铜箔上(涂布增重为：21mg/cm2)，经烘干(120℃)、碾压、裁片(活性物质尺寸为：41*61mm2)、24h真空干燥(120℃)制作成负极片。
选用聚乙烯微孔膜为隔膜，将正极片(15片)、隔膜、负极片(16片)层叠成电芯，然后将叠好的电芯的正极极群焊在铝制极耳上、负极极群焊在铜镀镍极耳上，将焊好后的电芯放入成型好的铝塑膜中，并注入1mol/L LiPF6—EC(碳酸乙烯酯)/DMC(碳酸二甲酯)(质量比为1：1)的电解液10g，组装成方型储能器件。器件经化成后(0.1C充电至4.2V，0.1C放电至2.5)，首次充放电效率为97.9％，进行性能测试，测试制度为2A充电至4.2V，静置5min，2A放电至2.5V，器件的比能量为152Wh/Kg，比功率为6050W/Kg，经过5A充放循环20000次后，容量保持率在83％。
实施例7
正极片的制作：将LiNi0.8Co0.15A10.05O2、比表面积≥1000m2/g的活性炭、导电炭黑、PVDF按质量比为80:10:5:5混合，用NMP调成浆料，然后涂布在16μm的铝箔(涂布增重为：42mg/cm2)上，经烘干(120℃)、碾压、裁片(活性物质尺寸为：40*60mm2)、24h真空干燥(120℃)制作成正极片。
负极片的制作：将酚醛树脂碳、Li2.6Cu0.4N、导电炭黑、PVDF按质量比为80:10:5:5混合，用NMP调成浆料，然后涂布在10μ的铜箔上(涂布增重为：21mg/cm2)，经烘干(120℃)、碾压、裁片(活性物质尺寸为：41*61mm2)、24h真空干燥(120℃)制作成负极片。
选用聚乙烯微孔膜为隔膜，将正极片(15片)、隔膜、负极片(16片)层叠成电芯，然后将叠好的电芯的正极极群焊在铝制极耳上、负极极群焊在铜镀镍极耳上，将焊好后的电芯放入成型好的铝塑膜中，并注入1mol/L LiPF6—EC(碳酸乙烯酯)/DMC(碳酸二甲酯)(质量比为1：1)的电解液10g，组装成方型储能器件。器件经化成后(0.1C充电至4.2V，0.1C放电至2.5)，首次充放电效率为97.8％，进行性能测试，测试制度为2A充电至4.2V，静置5min，2A放电至2.5V，器件的比能量为151Wh/Kg，比功率为6150W/Kg，经过5A充放循环20000次后，容量保持率在86％。
实施例8
正极片的制作：将LiNi0.8Co0.15A10.05O2、比表面积≥1000m2/g的活性炭、导电炭黑、PVDF按质量比为80:10:5:5混合，用NMP调成浆料，然后涂布在16μm的铝箔(涂布增重为：42mg/cm2)上，经烘干(120℃)、碾压、裁片(活性物质尺寸为：40*60mm2)、24h真空干燥(120℃)制作成正极片。
负极片的制作：将酚醛树脂碳、Li7MnN4、导电炭黑、PVDF按质量比为80:10:5:5混合，用NMP调成浆料，然后涂布在10μ的铜箔上(涂布增重为：21mg/cm2)，经烘干(120℃)、碾压、裁片(活性物质尺寸为：41*61mm2)、24h真空干燥(120℃)制作成负极片。
选用聚乙烯微孔膜为隔膜，将正极片(15片)、隔膜、负极片(16片)层叠成电芯，然后将叠好的电芯的正极极群焊在铝制极耳上、负极极群焊在铜镀镍极耳上，将焊好后的电芯放入成型好的铝塑膜中，并注入1mol/L LiPF6—EC(碳酸乙烯酯)/DMC(碳酸二甲酯)(质量比为1：1)的电解液10g，组装成方型储能器件。器件经化成后(0.1C充电至4.2V，0.1C放电至2.5)，首次充放电效率为97.0％，进行性能测试，测试制度为2A充电至4.2V，静置5min，2A放电至2.5V，器件的比能量为146Wh/Kg，比功率为5950W/Kg，经过5A充放循环20000次后，容量保持率在84％。
实施例9
正极片的制作：将LiNi0.8Co0.15A10.05O2、比表面积≥1000m2/g的活性炭、导电炭黑、PVDF按质量比为80:10:5:5混合，用NMP调成浆料，然后涂布在16μm的铝箔(涂布增重为：42mg/cm2)上，经烘干(120℃)、碾压、裁片(活性物质尺寸为：40*60mm2)、24h真空干燥(120℃)制作成正极片。
负极片的制作：将酚醛树脂碳、Li3FeN、导电炭黑、PVDF按质量比为80:10:5:5混合，用NMP调成浆料，然后涂布在10μ的铜箔上(涂布增重为：21mg/cm2)，经烘干(120℃)、碾压、裁片(活性物质尺寸为：41*61mm2)、24h真空干燥(120℃)制作成负极片。
选用聚乙烯微孔膜为隔膜，将正极片(15片)、隔膜、负极片(16片)层叠成电芯，然后将叠好的电芯的正极极群焊在铝制极耳上、负极极群焊在铜镀镍极耳上，将焊好后的电芯放入成型好的铝塑膜中，并注入1mol/L LiPF6—EC(碳酸乙烯酯)/DMC(碳酸二甲酯)(质量比为1：1)的电解液10g，组装成方型储能器件。器件经化成后(0.1C充电至4.2V，0.1C放电至2.5)，首次充放电效率为96.5％，进行性能测试，测试制度为2A充电至4.2V，静置5min，2A放电至2.5V，器件的比能量为143Wh/Kg，比功率为5850W/Kg，经过5A充放循环20000次后，容量保持率在78％。
从以上实施例可以看出，通过调整正负极各种活性材料的种类，本发明制备的储能器件首次充放电效率为96.5～98.5％，能量密度为100～160Wh/Kg，比功率为5500～6500W/Kg，2万次充放电循环后容量保持率在75～90％之间，表现出良好的能量、功率和长寿命特性，可以满足各种应用场合的要求，尤其是一些要求高功率、高能量及长寿命的使用领域。

Claims (10)

1.一种高功率高能量化学电源，包括正极、负极、隔膜和电解液，其特征在于，所述正极为锂离子金属氧化物与高比表面积炭的混合物，负极为硬碳和锂离子金属氮化物的混合物，电解液为含有锂离子的非水有机溶剂。
2.根据权利要求1所述的一种高功率高能量化学电源，其特征在于，所述正极和负极中加入质量含量为1％～15％的粘结剂和质量含量为1％～10％的导电剂中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的一种高功率高能量化学电源，其特征在于，所述粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素纳和丁苯橡胶中的至少一种；导电剂为导电炭黑、乙炔黑、石墨粉中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种高功率高能量化学电源，其特征在于，所述锂离子金属氧化物与高比表面积炭的质量比为5：5～10：1；硬碳和锂离子金属氮化物的质量比为6：4～15：1。
5.根据权利要求1或4所述的一种高功率高能量化学电源，其特征在于，所述锂离子金属氧化物为LiCoO2、LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4、LiNiO2、LiFePO4、LiNi0.8Co0.2O2、LiNi0.8Co0.15A10.05O2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2中的至少一种；高比表面积炭为活性炭、活性炭纤维、炭黑、介孔炭、炭气凝胶、炭纳米管和石墨烯中的至少一种；所述锂离子金属氮氧化物为Li2.6Co0.4N、Li2.5Ni0.5N、Li2.6Cu0.4N、Li7MnN4、Li3FeN2中的至少一种；硬碳为酚醛树脂碳、环氧树脂碳、聚糠醇树脂碳、糠醛树脂碳、苯碳、聚糠醇热解碳、聚氯乙烯热解碳和酚醛热解碳中的至少一种；其中，高比表面积炭的比表面积≥1000m2/g。
6.根据权利要求1所述的一种高功率高能量化学电源，其特征在于，所述隔膜为聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、复合膜、无机陶瓷膜、纸隔膜、聚偏氟乙烯膜或聚酰亚胺膜。
7.根据权利要求1所述的一种高功率高能量化学电源，其特征在于，所述电解液中锂离子的浓度为0.5～2.0mol/L。
8.根据权利要求1所述的一种高功率高能量化学电源，其特征在于，所述电解液中锂离子来源于锂盐；其中，锂盐为LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)、LiBOB、LiAsF6、LiB(CH3)4、LiB(CF3)4、LiPO2(C2F5)2中的至少一种；非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、氟化碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟化碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙腈中的至少一种。
9.一种如权利要求1所述的高功率高能量化学电源的制备方法，包括：
(1)将各原料混合，搅拌至膏状，然后涂在集流体上，经烘干、碾压、裁切、真空干燥制备成正极片/负极片；
(2)利用正极片、负极片和隔膜制备电芯，将电芯中的正/负极集群分别焊接到极耳上，置于外壳中，加入电解液，封口即得。
10.根据权利要求9所述的一种高功率高能量化学电源的制备方法，其特征在于，步骤(1)中极片的集流体为铝箔、铝网、多孔铝箔或泡沫铝；负极片的集流体为铜箔、铜网、多孔铜箔、泡沫铜、镍箔、镍网、泡沫镍、不锈钢箔或不锈钢网。
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