[发明专利]超级电容电池及其制备方法

权利要求书

1.一种超级电容电池，包括正极、负极、介于所述正极和负极之间的隔膜及电解液，所述正极、负极和隔膜浸泡于所述电解液中，其特征在于，所述正极包括正极集流体以及涂布在所述正极集流体上的正极材料，所述正极材料包括正极活性材料、第一粘结剂及第一导电剂，所述正极活性材料由碳素材料或由碳素材料与锂离子材料的混合物组成，所述混合物中所述碳素材料的含量大于等于70％且小于100％；所述负极包括负极集流体以及涂布在所述负极集流体上的负极材料，所述负极材料包括负极活性材料、第二粘结剂及第二导电剂，所述负极活性材料由硅纳米线、碳纳米管和石墨烯组成，所述硅纳米线、碳纳米管与石墨烯的质量比为1∶0.5～5∶0.5～5。

2.根据权利要求1所述的超级电容电池，其特征在于，所述硅纳米线的长度为10nm～1μm，直径为1nm～100nm；所述碳纳米管的长度为10nm～1μm，直径为1nm～100nm；所述石墨烯的比表面为200m²/g～600m²/g。

3.根据权利要求1所述的超级电容电池，其特征在于，所述碳素材料为活性炭、炭气凝胶、碳纳米管或热解碳；所述锂离子材料为磷酸铁锂、锂镍钴锰氧、锂钴氧、锂锰氧、锂镍锰氧、锂镍钴氧、锂钒氧或硅酸铁锂。

4.根据权利要求1所述的超级电容电池，其特征在于，所述第一导电剂与第二导电剂为乙炔黑、导电炭黑或碳纳米管；所述第一粘结剂与第二粘结剂为聚偏氟乙烯。

5.一种超级电容电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将碳素材料或由碳素材料与锂离子材料组成的混合物配制成正极活性材料，所述混合物中所述碳素材料的含量大于等于70％且小于100％；将硅纳米线、碳纳米管与石墨烯按质量比为1∶0.5～5∶0.5～5制备成负极活性材料；

步骤二：将所述正极活性材料与第一粘结剂、第一导电剂及第一溶剂混合配制成正极浆料，将所述负极活性材料与第二粘结剂、第二导电剂及第二溶剂混合配制成负极浆料；

步骤三：将所述正极浆料涂布在正极集流体上，然后干燥及轧膜，分切制作成正极，将所述负极浆料涂布在负极集流体上，然后干燥及轧膜，分切制作成负极；及

步骤四：将所述正极、隔膜及负极依次贴合组装后浸泡于电解液中，得到所述超级电容电池。

6.根据权利要求5所述的超级电容电池的制备方法，其特征在于，所述负极活性材料的制备过程还包括如下步骤：将硅纳米线、碳纳米管与石墨烯进行混合，球磨0.5～5小时，得到所述负极活性材料。

7.根据权利要求5所述的超级电容电池的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述硅纳米线的长度为10nm～1μm，直径为1nm～100nm；所述碳纳米管的长度为10nm～1μm，直径为1nm～100nm；所述石墨烯的比表面为200m²/g～600m²/g。

8.根据权利要求5所述的超级电容电池的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述第一溶剂与第二溶剂为N-甲基吡咯烷酮，所述正极浆料与负极浆料的粘度为1500～3000牛顿秒/平方米。

9.根据权利要求5所述的超级电容电池的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述正极集流体为铝箔，所述负极集流体为铜箔。

10.根据权利要求5所述的超级电容电池的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述电解液为锂离子电解质盐与非水有机溶剂配制而成。