[發(fā)明專利]鋰離子電容器正極片及其制備方法、鋰離子電容器及其制備方法

在審

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• 申請日: 2012-06-27
• 公開（公告）號: CN103515111A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周明杰;鐘玲瓏;王要兵
• 申請（專利權(quán)）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01G11/32
• 分類號: H01G11/32;H01G11/50;H01G11/06;H01G11/86
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電化學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種鋰離子電容器正極片制備方法及由該方法制備得到的鋰離子電容器正極片、以及含有該正極片的鋰離子電容器及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電容器在設(shè)計上采用了雙電層電容器的原理，同時又在負(fù)極添加了鋰離子，從而提高了電容器的能量密度。日本旭化成電子公司和FDK公司都曾研制過在電解液中采用鋰氧化物的電容器，但都沒有實現(xiàn)產(chǎn)品化。轉(zhuǎn)機發(fā)生在2005年，富士重工業(yè)公司公開了鋰離子電容器的制造技術(shù)：電容器負(fù)極采用多并苯類材料，并在其中摻雜大量的鋰離子，電容器的正極材料則仍沿用以往的活性炭。此后，多家廠商利用這樣的技術(shù)，制造出既具有雙電層電容器的高輸出、長壽命特性，同時又能提供較高能量密度的電容器。2008年末，旭化成電子、ACT(高級電容器技術(shù))、NEC、JM?Energy、太陽誘電等多家公司都在開發(fā)鋰離子電容器產(chǎn)品，其中ACT和JM?Energy兩家公司的產(chǎn)品已進入量產(chǎn)。

鋰離子電容器的能量密度得到提高的主要原因在于電容器單元的電壓和負(fù)極靜電容量的增加。傳統(tǒng)電容器的電壓通常為2.5V~3.0V，而在添加了鋰離子之后就可提高到4.0V。與正極采用相同材料的普通電容器相比，鋰離子電容器的單元能量可提高3.5倍。由于需要在電容器單元中加入鋰離子，因此需要在傳統(tǒng)的制備工藝增加鋰注入步驟，由于鋰是非常活潑的金屬，這個操作必須在無氧無水的環(huán)境下完成，需要的鋰注入工藝要求較高；同時，金屬鋰片在電池中過量就會導(dǎo)致鋰枝晶的產(chǎn)生，造成電池短路，存在著一定的安全隱患，因而增加了鋰離子電容器的工藝難度。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，有必要提供一種能夠簡化鋰離子電容器的制備的鋰離子電容器正極片的制備方法及由該方法制備得到的鋰離子電容器正極片、以及較為簡單的鋰離子電容器及其制備方法。

一種鋰離子電容器正極片的制備方法，包括如下步驟：

在無氧條件下，將氧化石墨加熱至900℃~1200℃反應(yīng)30秒~150秒，得到石墨烯；

將所述石墨烯、第一粘結(jié)劑及第一導(dǎo)電劑按照質(zhì)量比為85~90:5~810:2~5混合，加入N-甲基吡咯烷酮，得到混合漿料；將所述混合漿料涂覆于正極集流體上，干燥得到極片；及

將有機鋰化合物溶液涂覆于所述極片上，在無氧條件下，加熱至50℃~70℃保溫1小時~3小時，然后再加熱至100℃~120℃保溫12小時~36小時，冷卻，經(jīng)軋膜、切邊處理，得到鋰離子電容器正極片。

在其中一個實施例中，所述第一粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯；所述第一導(dǎo)電劑為乙炔黑、導(dǎo)電炭黑或碳納米管。

在其中一個實施例中，所述有機鋰化合物溶液通過將有機鋰化合物溶解于有機溶劑中制備得到；其中，所述有機鋰化合物為正丁基鋰、苯基鋰或甲基鋰；所述有機溶劑為正己烷、環(huán)己烷或石油醚。

在其中一個實施例中，所述有機鋰化合物溶液的濃度為0.5mol/L~2mol/L。

一種由上述鋰離子電容器正極片的制備方法制備得到的鋰離子電容器正極片。

一種鋰離子電容器的制備方法，包括如下步驟：

制備鋰離子電容器負(fù)極片；及

將上述制得的鋰離子電容器正極片、隔膜及鋰離子電容器負(fù)極片的順序疊合組裝成電芯，再將所述電芯置入電容器殼體中后加注電解液，密封電容器殼體，得到鋰離子電容器。

在其中一個實施例中，所述負(fù)極的制備方法包括如下步驟：

將負(fù)極活性材料、第二粘結(jié)劑及第二導(dǎo)電劑按照質(zhì)量比為85~90:5~10:5~10混合，加入水或N-甲基吡咯烷酮，得到負(fù)極漿料；及

將所述負(fù)極漿料涂覆于負(fù)極集流體上，經(jīng)干燥、軋膜及切邊處理后，鋰離子電容器負(fù)極片。

在其中一個實施例中，所述負(fù)極活性材料為石墨、軟炭、硬炭、石墨烯或硅炭；所述第二粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯；所述第二導(dǎo)電劑為乙炔黑、導(dǎo)電炭黑或碳納米管。

在其中一個實施例中，所述電解液的溶質(zhì)為LiPF₆、LiBF₄、LiN(SO₂CF₃)₂或LiN(SO₂F)₂；所述電解液的溶劑為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯及乙腈中的一種或多種混合。

本發(fā)明還涉及一種采用上述鋰離子電容器制備方法制得的鋰離子電容器。