[發(fā)明專利]一種鋰離子電容器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711412193.1
• 申請日: 2017-12-23
• 公開（公告）號: CN108063055B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林榮銓
• 申請（專利權(quán)）人: 林榮銓
• 主分類號: H01G11/06
• 分類號: H01G11/06;H01G11/24;H01G11/38;H01G11/50;H01G11/84;H01G11/86
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 楊千尋;馮振寧

本發(fā)明公開了一種鋰離子電容器，包括隔膜、鋰離子提供源、外殼，還包括負極片、正極片、含鋰有機電解液，其中，負極片使用微膨石墨材料作為負極活性材料，將微膨石墨材料、石墨、聚四氟乙烯按照質(zhì)量比90:9:15，在蒸餾水中均勻混合并配制成漿料涂布于銅箔集流體的正反兩面，放入真空干燥箱中在60℃下干燥12h，干燥后取出并在雙輥機上將電極片壓制成厚度約為0.5mm，即可得到鋰離子電容器的負極片。采用本發(fā)明微膨石墨材料作為負極活性材料的鋰離子電容器的能量密度、功率密度、循環(huán)穩(wěn)定性能均能得到較大的提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學領(lǐng)域，更具體的，涉及一種鋰離子電容器。

背景技術(shù)

鋰離子電容器(LIC，Lithium-ioncapacitor)的負極為預(yù)嵌鋰的石墨，因此其實際是一種正極與負極充放電原理不同的非對稱電容器，結(jié)合了超級電容器與鋰離子電池的優(yōu)點，其能量密度和功率密度均較高，因此具有更廣泛的應(yīng)用前景。

鋰離子電容器兼具較高的能量密度和功率密度，其應(yīng)用領(lǐng)域所需要釋放的充放電電流密度一般高于鋰離子電池。當把作為鋰離子電池負極常用的石墨材料用作鋰離子電容器負極時，由于其結(jié)晶完整而具有高取向性，因此不適合大電流充放電，隨著Li+的嵌入和脫出，在d002方向會產(chǎn)生10％左右的膨脹和收縮，其層狀結(jié)構(gòu)易發(fā)生破壞，從而導致循環(huán)壽命欠佳；石墨表面存在較多的活性位置，在首次嵌鋰過程中，不容易生成致密、均勻的固體電解質(zhì)(SEI)膜，會導致首次不可逆容量偏高；另外具有高度取向?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的石墨對電解液非常敏感，使得與電解液相容性差，影響循環(huán)性能；最終影響鋰離子電容器的能量密度、輸出功率和循環(huán)性能。因此，對石墨材料進行微膨脹改性是一種可行的方法，以提供一種具有較高能量密度、較高輸出功率和優(yōu)異循環(huán)性能的鋰離子電容器負極材料及其制備方法，和采用微膨脹石墨的鋰離子電容器。

同時，目前采用天然石墨為原料制備微膨石墨材料的技術(shù)中所使用的原料一般為晶質(zhì)大鱗片石墨，鱗片石墨雖然集體取向性好，但是在電池材料的應(yīng)用中需要取向性差，均勻性好的石墨材料，微晶石墨顆粒細小，集合體取向性差，均質(zhì)性好，微晶石墨可代替鱗片石墨作為制備電性能更好的膨脹石墨的原料，充電效率、電池穩(wěn)定性和循環(huán)性能都能大大提高，但是電容量降低，同時微晶石墨的膨脹效果不好，導致膨脹微晶石墨作為鋰離子電極負極材料的應(yīng)用受阻。如果能將鱗片石墨和微晶石墨的優(yōu)點結(jié)合起來，制備出一種容量高、充放電效率高和循環(huán)倍率性能好的新型微膨石墨材料，對今后微膨石墨材料的研究至關(guān)重要，同時也能減緩我國微晶石墨大規(guī)模低附加值利用的困境。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種鋰離子電容器。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種鋰離子電容器，包括隔膜、鋰離子提供源、外殼，還包括負極片、正極片、含鋰電解液，其中：

所述的負極片使用微膨石墨材料作為負極活性材料，將微膨石墨材料、石墨、聚四氟乙烯按照質(zhì)量比90:9:15，在蒸餾水中均勻混合并配制成漿料涂布于銅箔集流體的正反兩面，放入真空干燥箱中在60℃下干燥12h，干燥后取出并在雙輥機上將電極片壓制成厚度約為0.5mm，即可得到鋰離子電容器的負極片；

所述的正極片是將活性炭粉末與導電炭黑按質(zhì)量比為9:1機械研磨，充分混合，再加入適量的聚四氟乙烯(占總質(zhì)量的1％)和蒸餾水，將其研磨攪拌成糊狀，用玻璃片刮涂于泡沫鎳集流體上，將涂覆后的泡沫鎳集流體放入真空干燥箱中在60℃下干燥12h，干燥后取出并在雙輥機上將電極片壓制成厚度約為0.5mm，即可得到鋰離子電容器的正極片；

正負極片之間夾以聚丙烯隔膜，組裝成鋰離子電容器，正負極片之間注入濃度為1mol/L的硝酸鋰水溶液為電解液；

其中，負極片使用的微膨石墨材料的膨脹系數(shù)為10～30倍，由以下方法制得：

S1.取鱗片石墨和微晶石墨質(zhì)量比為2～3:1進行球磨，至粒度200～300目，為混合料；