[發明專利]一種鋰離子電容器及其制備方法

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• 申請號: 201910490259.1
• 申請日: 2019-06-06
• 公開（公告）號: CN110164701A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 戴榮玉;徐林;趙啟翠
• 申請（專利權）人: 合肥羿振電力設備有限公司
• 主分類號: H01G11/06
• 分類號: H01G11/06;H01G11/50;H01G11/26;H01G11/68;H01G11/70;H01G11/86
• 代理公司: 合肥道正企智知識產權代理有限公司 34130
• 代理人: 張浩

1.一種鋰離子電容器，包括正極片、負極片、介于正負極片之間的隔膜及電解液，其特征在于：所述正極片包括正極集流體和涂布在正極集流體上的正極材料，正極材料由正極活性物質和CMC粘結劑構成，其中正極活性物質由多孔石墨烯/導電聚合物/金屬氧化物三元納米復合材料構成；所述負極片包括負極集流體、涂布在負極集流體上的負極材料和預嵌在負極材料表面兩條以上的鋰帶，所述負極材料由負極活性物質和CMC粘結劑構成，其中負極活性材料由球形天然石墨或石墨化聚酰亞胺炭微球經表面造孔后氮化處理，最后再原位生長炭納米管或納米金屬氮化物得到的復合材料構成。

2.根據權利要求1所述一種鋰離子電容器，其特征在于：所述正極活性物質是在液相中將多孔石墨烯、導電聚合物和金屬氧化物混合，再通過水解、縮合反應形成穩定的溶膠體系，待其陳化且膠粒緩慢聚合后形成三維網絡狀的凝膠，最后進行干燥燒結處理而得到，所述導電聚合物為聚苯胺或聚吡咯，所述金屬氧化物為氧化銅、二氧化錳或二氧化鎳。

3.根據權利要求1所述一種鋰離子電容器，其特征在于：所述正極活性物質中多孔石墨烯的比表面積為1200-2600m ²/g，多孔石墨烯、導電聚合物和金屬氧化物的質量比為75-85:5-10:10-20。

4.根據權利要求1所述一種鋰離子電容器，其特征在于：所述鋰帶的厚度為28-35μm，鋰帶的寬度為6-9mm，相鄰鋰帶間隙的寬度為12-18mm，鋰帶的總質量與負極材料的質量比為0.6-0.9:10。

5.根據權利要求1所述一種鋰離子電容器，其特征在于：所述隔膜材料為聚酰亞胺、聚砜酰胺、聚砜醚或聚芳酰胺中的一種，所述隔膜的厚度為18-28μm。

6.根據權利要求1所述一種鋰離子電容器，其特征在于：所述電解液中的電解質為三氟甲磺酸鋰、雙草酸硼酸鋰、六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、六氟砷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰或六氟銻酸鋰中的一種，電解液的濃度為1.1-1.5mol/L。

7.根據權利要求1所述一種鋰離子電容器，其特征在于：所述電解液中的溶劑為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲丙酯、氟代碳酸乙烯酯、乙酸乙酯、丁酸甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、乙酸丙酯、乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯或三甲基乙酸甲酯中的一種。

8.根據權利要求1所述一種鋰離子電容器，其特征在于：所述正極集流體和負極集流體為經過腐蝕的多孔鋁箔。

9.根據權利要求8所述一種鋰離子電容器，其特征在于，所述經過腐蝕的多孔鋁箔通過低壓交流腐蝕工藝制成，具體工藝流程依次如下：100μm厚的鋁箔經磷酸前處理、水洗、前級交流腐蝕、中級化學處理、后級交流腐蝕、后處理、干燥、熱處理，其中前級交流腐蝕液配比為HCl2.0-2.5mol/L、H₂SO₄0.08-0.1mol/L、AlCl₃0.1-0.3mol/L，前級交流腐蝕溫度為60-65℃；中級化學處理液配比為HCl3.2-3.5mol/L、H₂SO₄0.1-0.12mol/L，中級化學處理溫度為56-60℃；后級交流腐蝕液配比為HCl3.5-4mol/L、H₂SO₄0.1-0.15mol/L、AlCl₃0.2-0.4mol/L，后級交流腐蝕溫度為28-34℃；整個低壓交流腐蝕工藝的總腐蝕電量控制在10000-13000C。

10.一種根據權利要求1所述鋰離子電容器的制備方法，其特征在于，由以下制備步驟組成：

（1）制備正極：將去離子水與CMC粘結劑按質量比60:1混合后攪拌30-40min，使去離子水與CMC粘結劑充分融合，然后加入正極活性物質，按去離子水、CMC粘結劑和正極活性物質的質量比60:1:30-50混合，在-0.1Mpa真空條件下攪拌30-60min，形成固體含量較高的漿料，將漿料涂覆在經過腐蝕的多孔鋁箔表面，再以110-130℃烘烤形成厚度200μm的正極片；

（2）制備負極：將去離子水與CMC粘結劑按質量比60:1混合后攪拌30-40min，使去離子水與CMC粘結劑充分融合，然后加入負極活性物質，按去離子水、CMC粘結劑和負極活性物質的質量比60:1:25-45混合攪拌30-60min，將形成的漿料涂覆在經過腐蝕的多孔鋁箔表面，以110-130℃烘烤后將鋰帶與負極片疊放，以50-300kg/cm²的壓力輥壓，形成厚度200μm的負極片；

（3）電芯成型：將正極、負極分別沖切成型，在疊片臺上交替放下極片，同時使隔膜隨吸盤架左右運動，將正極極片和負極極片以“Z”字型的疊片方式折疊成電芯，并對電芯表面進行絕緣處理，將電芯的正負極與預先設計的引出端子進行連接后封裝至壓制成型的金屬外殼內，最后將電解液注入產品內進行封裝成型。