[發明專利]一種高功率鋰離子電容器及其制備方法

有效

• 申請號: 201410415225.3
• 申請日: 2014-08-21
• 公開（公告）號: CN104201000B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 黃正宏;於曉亮;呂瑞濤;沈萬慈;康飛宇
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01G11/32
• 分類號: H01G11/32;H01G11/06;H01G11/84;H01G11/86
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 賈玉健

1.一種高功率鋰離子電容器，其以預鋰化微晶石墨為負極，以多孔碳材料為正極，其特征在于，其最大輸出功率密度≥100kW/kg，輸出能量密度≥60Wh/kg，循環充放電1000次容量保持率≥90％，所述微晶石墨純度≥99.9％，顆粒的尺寸D50≤30μm，所述預鋰化微晶石墨負極質量與多孔碳材料正極的質量比為(0.5-3):1，所述預鋰化微晶石墨通過如下工藝得到：

將微晶石墨、導電添加劑以及粘結劑按照質量比(75-90):(5-10):(5-15)混合均勻，加入有機溶劑得到負極漿料，將負極漿料涂覆于銅箔上，經干燥、軋膜及沖片處理后，得到微晶石墨極片；

將微晶石墨極片與鋰片組成鋰離子半電池，在(0.1-1)C的恒定電流下，充放電一整個循環，再放電至電池電壓處于(0.03-0.1)V，得到預鋰化微晶石墨極片即為鋰離子電容器負極片，即預鋰化微晶石墨極片。

2.根據權利要求1所述高功率鋰離子電容器，其特征在于，所述多孔碳材料的比表面積≥1000m²/g，總孔容積≥1.0cm³/g。

3.一種制備權利要求1所述高功率鋰離子電容器的方法，其特征在于，采用鋰離子電池的裝配工藝，包括以下步驟：

步驟一，將多孔碳、導電添加劑以及粘結劑按照質量比(70-100):(0-10):(0-20)混合均勻，加入有機溶劑得到正極漿料，將正極漿料涂覆于銅箔上，經干燥、軋膜及沖片處理后，得到鋰離子電容器正極片，即多孔碳極片；

步驟二，將微晶石墨、導電添加劑以及粘結劑按照質量比(75-90):(5-10):(5-15)混合均勻，加入有機溶劑得到負極漿料，將負極漿料涂覆于銅箔上，經干燥、軋膜及沖片處理后，得到微晶石墨極片；

步驟三，將微晶石墨極片與鋰片組成鋰離子半電池，在(0.1-1)C的恒定電流下，充放電一整個循環，再放電至電池電壓處于(0.03-0.1)V，得到預鋰化微晶石墨極片即為鋰離子電容器負極片，即預鋰化微晶石墨極片；

步驟四，以步驟一中的多孔碳極片和步驟三中的預鋰化微晶石墨極片分別作為鋰離子電容器的正負極，采用有機電解液，組裝成鋰離子電容器。

4.根據權利要求3所述制備權利要求1所述高功率鋰離子電容器的方法，其特征在于，所述導電添加劑為導電炭黑、碳納米管或石墨烯，所述粘結劑為聚偏氟乙烯，所述步驟一和步驟二中有機溶劑均為N-甲基吡咯烷酮。

5.根據權利要求3所述制備權利要求1所述高功率鋰離子電容器的方法，其特征在于，所述步驟一中有機溶劑與多孔碳的質量比為(4-8):1；步驟二中有機溶劑與微晶石墨質量比為(3-6):1。