[發(fā)明專利]鋰離子電容器及其負(fù)極極片及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210585579.3
• 申請日: 2012-12-30
• 公開（公告）號: CN103021675A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王臣;陳宇澄;趙方輝;徐永進;袁美蓉;劉偉強
• 申請（專利權(quán)）人: 萬裕三信電子（東莞）有限公司;深圳清華大學(xué)研究院
• 主分類號: H01G11/50
• 分類號: H01G11/50;H01G11/86;H01G11/06;H01G11/70
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11387
• 代理人: 張向琨;劉春成

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種儲能電子器件，尤其涉及一種鋰離子電容器及其負(fù)極極片及制備方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著環(huán)保低碳理念的逐步推廣，清潔能源技術(shù)再度成為科技創(chuàng)新的熱點。其中，鋰離子電容器被認(rèn)為是滿足人們在工業(yè)和生活中能量需求的有效解決方案之一。

鋰離子電容器是一種正極與負(fù)極充放電原理不同的非對稱電容器，在設(shè)計上采用了雙電層電容器的原理，在構(gòu)造上采用了鋰離子電池的負(fù)極材料與雙電層電容器的正極材料之組合，同時又在負(fù)極添加了鋰離子，從而大大提高了電容器的能量密度。

在鋰離子電容器負(fù)極極片預(yù)嵌入鋰離子的一種為鋰箔貼覆法，即：使配置于鋰離子電容器單元上下兩端的鋰片和鋰離子電容器負(fù)極進行電化學(xué)接觸，然后注入電解液對負(fù)極進行預(yù)嵌鋰，但這種嵌鋰工藝，由于負(fù)極極片在承載鋰離子時，需要穿越正極箔的屏障，所以在進行嵌鋰工藝時，耗時過長，且嵌鋰不均勻，進而導(dǎo)致鋰離子電容器產(chǎn)品性能的一致性不高、良品率低。

在鋰離子電容器負(fù)極極片預(yù)嵌入鋰離子的另一種為日本富士重工業(yè)株式會社公開的一種鋰離子電容器的制造技術(shù)，該技術(shù)通過引入了第三極“鋰極”，該鋰極通常采用單質(zhì)鋰片或鋰合金，且使正負(fù)極集流體采用了具有貫穿孔特性的鋁箔和銅箔；然后將鋰極置于的鋰離子電容器單元的上下兩端，注入電解液，此時，鋰極便開始釋放鋰離子而向負(fù)極進行嵌鋰，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點時，由于其正負(fù)極集流體采用了具有貫穿孔特性的鋁箔和銅箔，因此，其嵌鋰相對均勻，但是，也帶來了幾項技術(shù)缺陷：由于正負(fù)極集流體采用了具有貫穿孔特性的鋁箔和銅箔，該具有貫穿孔特性的鋁箔和銅箔的不但制作工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，且其導(dǎo)電性能較差，采用其制作出的鋰離子電容器的內(nèi)阻(ESR)較大，另外，其負(fù)極預(yù)嵌入鋰離子時間仍較長，尤其是遠(yuǎn)離鋰極端的負(fù)極極片，且每層負(fù)極極片的承載鋰量也差異較大。

此外，在上述技術(shù)中，因為配置于鋰離子電容器單元內(nèi)的鋰極為單質(zhì)鋰片，由于鋰單質(zhì)的化學(xué)活性高，容易與空氣中的水分和氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以在引入鋰電極的操作時，需要在無水無氧的外界環(huán)境中進行，對工業(yè)化生產(chǎn)環(huán)境要求較高。

此外，在上述技術(shù)中，除了每層負(fù)極極片的承載量不同之外，而且在現(xiàn)有的方法中，預(yù)定量的鋰是否被負(fù)極所承載難以控制。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子電容器及其負(fù)極極片及制備方法，其能使每層負(fù)極極片的嵌鋰均勻、進而使得產(chǎn)品的一致性好。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種鋰離子電容器及其負(fù)極極片及制備方法，其大大縮短預(yù)嵌鋰時間。

本發(fā)明的又一目的在于提供一種鋰離子電容器及其負(fù)極極片及制備方法，其有效控制預(yù)定量的鋰被負(fù)極所承載。

本發(fā)明的再一目的在于提供一種鋰離子電容器及其負(fù)極極片及制備方法，其降低了內(nèi)阻(ESR)提高了集流體的導(dǎo)電性。

本發(fā)明的還一目的在于提供一種鋰離子電容器及其負(fù)極極片及制備方法，其降低了工業(yè)化生產(chǎn)環(huán)境要求。

本發(fā)明的又一目的在于提供一種鋰離子電容器及其負(fù)極極片及制備方法，其能降低成本。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種鋰離子電容器負(fù)極極片，包括：集流體銅箔；活性物層，設(shè)置在集流體銅箔上且具有嵌入和/或脫出鋰離子性能的活性物質(zhì)；以及預(yù)鋰化物層，設(shè)置在所述活性物層上。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了一種鋰離子電容器負(fù)極極片的制備方法，其包括步驟：在集流體銅箔上涂布活性物質(zhì)漿料并烘干及輥壓，其中所述活性物質(zhì)漿料含有嵌入和/或脫出鋰離子性能的活性物質(zhì)；以及在涂布所述活性物質(zhì)漿料并烘干之后的集流體銅箔上噴涂或濺鍍預(yù)鋰化漿料并烘干及輥壓，得到鋰離子電容器負(fù)極極片。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，在本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供一種鋰離子電容器，其包括：正極極片；負(fù)極極片，采用根據(jù)上述根據(jù)本發(fā)明第二方面所述的鋰離子電容器負(fù)極極片的制備方法制備的鋰離子電容器負(fù)極極片；隔膜，設(shè)置于正極極片和負(fù)極極片之間；以及電解液，包括非水有機溶劑以及溶于非水有機溶劑的鋰鹽。

本發(fā)明的有益效果如下。

在本發(fā)明中，因為采用的是直接在負(fù)極極片上再涂布或濺鍍一層預(yù)鋰化漿料并進行烘干和輥壓得到薄且致密的鋰化層，可以容易地控制負(fù)極極片承載鋰的均勻性，且可以精確地控制鋰承載的量，提高鋰離子電容器的電化學(xué)性能的一致性。