[發明專利]一種鋰離子超級電容器

有效

• 申請號: 201210438987.6
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN102956357A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 孫現眾;張熊;馬衍偉;黃博
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種電化學電容器，尤其涉及一種鋰離子超級電容器。

背景技術

超級電容器也稱電化學電容器，是一種新型的儲能元件，它介于傳統電容器和二次電池之間，其容量要遠大于傳統電容器，高倍率充放電性能則遠遠優于二次電池。超級電容器一般可以分為三種：一種是利用電極和電解液界面的雙電層原理物理存儲電荷的雙電層電容器（EDLC），一種是利用電極材料發生表面的快速氧化還原反應原理存儲電荷的贗電容器（或稱準電容器，Pseudocapacitor），還有一種是將雙電層電容和二次電池在器件內部組合的混合電容器（Hybrid?Capacitor）。本發明所涉及的鋰離子超級電容器就是屬于混合電容器。

鋰離子超級電容器具有較高的能量密度，同時還具有較高的功率密度，因此引起了研究者的高度關注。公開號為CN102543460A的發明專利申請公開了一種鋰離子超級電容器，其正極的活性材料為磷酸鐵鋰和活性炭，負極的活性材料為預嵌鋰的碳材料。由于磷酸鐵鋰的電化學電位較低，所以鋰離子超級電容器的電壓窗口（其電壓窗口僅2.0~3.8V）和能量密度受到限制；同時，預嵌鋰工藝較為復雜，增加了工藝成本。吳明霞等報道了一種混合超級電容器（《電子元器件與材料》，2011年第30卷第1期，第34-37頁），采用了LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂作為正極的活性材料，活性炭作為負極的活性材料，由于在活性炭的比表面積非常大、在其表面生成的固態電解質中間相（Solid?Electrolyte?Interphase,SEI）不穩定，會消耗大量的鋰離子，所以提供鋰源的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料必須非常過量，正負極容量配比達到4:1時才能有較好的效果，然而LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料的價格昂貴，采用過量的正極活性材料顯然是不經濟的。

發明內容

本發明的目的提供一種成本更低、能量密度更高的鋰離子超級電容器。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種鋰離子超級電容器，包括：殼體、封裝于殼體內的正極片、隔膜和負極片，以及含浸于隔膜、正極片、負極片之中的有機電解液，所述的正極片和負極片均包括集流體和涂布于集流體上的含有活性材料的涂膜層。所述的正極片的活性材料為多孔碳材料和LiNi_xCo_yMn_zO₂。所述的多孔碳材料為活性炭或活性的炭纖維或多孔導電炭黑或石墨烯中的至少一種。所述的多孔碳材料與LiNi_xCo_yMn_zO₂的質量比為1：1~1：4，其中x+y+z=1，x：y：z=5：2：3或x：y：z=5：3：2或x：y：z=6：2：2或x：y：z=7：1.5：1.5或x：y：z=8：1：1。所述的負極片的活性材料為人造石墨或中間相石墨或中間相碳微球或硬碳或軟碳中的至少一種。多孔導電炭黑包括但不限于科琴黑EC-600JD、EC-300J、ECP-600JD和ECP型號的超導電炭黑。

所述的正極片所含的LiNi_xCo_yMn_zO₂與負極片所含的石墨的質量比為0.5~1.6。

所述的電解液主要由電解質鹽和有機溶劑組成，所述的電解質鹽選自LiPF₆或LiBF₄或LiBOB或LiFSI，所述的有機溶劑為碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯或碳酸乙甲酯或碳酸二甲酯或碳酸二乙酯或乙腈中的至少一種。