[發明專利]超級鋰離子電容器及其制備方法

在審

• 申請號: 201711128571.3
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107958790A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 張華
• 申請（專利權）人: 凌容新能源科技（上海）股份有限公司
• 主分類號: H01G11/06
• 分類號: H01G11/06;H01G11/70;H01G11/84
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙)31218
• 代理人: 翟羽,高翠花

技術領域

本發明涉及新能源領域，尤其涉及一種超級鋰離子電容器及其制備方法。

背景技術

隨著社會的發展，人們對儲能器件的能量密度和功率密度要求越來越高，常用的鋰離子電池、雙電層電容器等儲能器件已經不能滿足需求。超級鋰離子電容器是一種新型綠色環保儲能器件，集鋰離子電池和雙電層電容器優點于一身，具有功率密度大、能量密度高、循環性能好、使用壽命長、小型化等特點，在電子產品、風力發電、太陽能路燈、電動汽車等方面有著廣泛的應用前景。

超級鋰離子電容器的正極一般選用雙電層電極，負極一般選用硬炭電極，通過對負極進行鋰離子的預摻雜，使負極預先獲得一定的儲能能力，從而提高體系的能量密度。

目前，超級鋰離子電容器的正極集流體和負極集流體均采用穿孔結構，以便對負極進行預摻雜處理，具有穿孔結構的集流體能夠為超級鋰離子電容器負極均勻且迅速的預摻雜鋰離子提供通道，降低負極電位，提高超級鋰離子電容器的能量密度和功率密度。

但是，這種預摻雜的方法涉及到的工藝非常復雜，主要體現在摻雜時間非常長，而且對原材料需要進行特殊處理，這對生產效率提高和成本降低有相當的難度。

因此，需要一種新型的超級鋰離子電容器及其制作方法，解決上述問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種制備工藝簡單，且集流體不需要特殊處理的超級鋰離子電容器及其制備方法。

為了解決上述問題，本發明提供了一種超級鋰離子電容器，包括外殼，在所述外殼內設置有正極及負極，所述正極與所述負極相對設置，隔膜設置在所述正極與所述負極之間，所述外殼內充有電解液，其中，所述正極包括正極集流體及設置在所述正極集流體上的正極活性物質層，所述負極包括負極集流體及設置在所述負極集流體上的負極活性物質層，所述正極活性物質層與所述負極活性物質層相對設置，所述正極集流體及所述負極集流體均為無孔集流體。

進一步，所述正極集流體為無孔的鋁箔，所述負極集流體為無孔的銅箔。

進一步，所述正極活性物質層包括第一活性物質層及預嵌鋰層，所述第一活性物質層設置在所述正極集流體表面，所述預嵌鋰層設置在所述第一活性物質層表面。

進一步，所述預嵌鋰層為金屬鋰片。

進一步，所述預嵌鋰層的尺寸與所述第一活性物質層的尺寸相同。

進一步，所述正極活性物質的容量與所述負極活性物質的容量比值范圍為1：1～1：4。

本發明還提供一種上述的超級鋰離子電容器的制備方法，包括如下步驟：提供一正極集流體及一負極集流體，所述正極集流體及所述負極集流體均為無孔集流體；將第一活性物質涂覆在所述正極集流體上，形成第一活性物質層；將具有第一活性物質層的正極集流體制成正極極片；提供一預嵌鋰層，將所述預嵌鋰層覆蓋在所述第一活性物質層表面，形成正極；將負極活性物質層涂覆在所述負極集流體上，涂覆有負極活性物質層的負極集流體制成負極；將正極、負極及隔膜制作形成電芯，并注入電解液，封裝形成超級鋰離子電容器單體；采用恒電流的方法對所述超級鋰離子電容器單體進行充電，使所述負極獲得預嵌鋰源。

進一步，所述第一活性層物質包括按照預定比例混合的正極活性物質、導電劑及粘結劑。

進一步，所述預嵌鋰層為金屬鋰片，將所述金屬鋰片壓制在第一活性物質層表面。

進一步，將具有第一活性物質層的正極集流體制成正極極片的步驟為，將第一活性物質涂覆在正極集流體上后，經過烘干、碾壓、裁切、真空干燥的步驟制成正極極片。

進一步，涂覆有負極活性物質層的負極集流體制成負極的步驟為，將負極活性物質涂覆在負極集流體上后，經過烘干、碾壓、裁切、真空干燥的步驟制成負極。

本發明的優點在于，用鋰離子預摻雜方法使得負極的初始荷電狀態達到30％-70％，制備工藝簡單，正極及負極的集流體為無孔結構，不需要經過特殊處理，提高了生產效率，并大大降低了成本，該超級鋰離子電容器的能量密度可達到30Wh/kg以上，循環壽命可達到10萬次以上，具有很好的市場應用前景。

附圖說明

圖1是本發明超級鋰離子電容器的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明提供的超級鋰離子電容器及其制備方法的具體實施方式做詳細說明。

圖1是本發明超級鋰離子電容器的結構示意圖。請參見圖1所示，本發明超級鋰離子電容器包括外殼1，在所述外殼1內設置有正極2及負極3。所述正極2與所述負極3相對設置。隔膜4設置在所述正極2與所述負極3之間，所述隔膜包括聚乙烯微孔膜或聚丙烯微孔膜。