[发明专利]一种锂离子电容器石墨烯复合正极片的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子超级电容器技术领域，涉及一种锂离子超级电容器正极片的制备方法。

背景技术

近年来，锂离子二次电池得到了很大的发展，这种电池负极一般使用石墨等炭素材料，正极使用钴酸锂、锰酸锂等含锂金属氧化物。这种电池组装以后，充电时负极向正极提供锂离子，而在放电时正极的锂离子又返回负极，因此被称为“摇椅式电池”。与使用金属锂的锂电池相比，这种电池具有高安全性和高循环寿命的特点。

但是，由于正极材料在脱嵌锂的过程中容易发生结构的变形，因此，锂离子二次电池的循环寿命仍受到制约。因此近年来，把锂离子二次电池和双层电容器结合在一起的体系研究成为新的热点。

锂离子电容器一般负极材料选用石墨、硬碳等炭素材料，正极材料选用双电层特性的活性炭材料，通过对负极材料进行锂离子的预掺杂，使负极电位大幅度下降，从而提高能量密度。专利CN200580001498.2 中公开了一种锂离子电容器，这种锂离子电容器使用的正极集流体和负极集流体均具有贯穿正反面的孔，分别由正极活性物质和负极活性物质形成电极层，通过对负极进行电化学接触，预先把锂离子承载在负极中。专利CN200780024069.6 中公开了一种电化学电容器用负极的预处理方法，通过气相法或液相法在基板上形成锂层，然后将该锂层转印到负极的电极层。这些预掺杂的方法涉及到的工艺比较复杂，且对原材料需要进行特殊处理，给制造过程带来一定难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种锂离子超级电容器正极片的制备方法，该方法制备的正极片可同时替代铝集流体和正极活性材料，而且可在锂离子电容器中提供锂源，从而不需要再对负极进行复杂的预嵌锂处理或者在锂离子电容器中添加锂片，简化了锂离子电容器制备的工艺过程，降低了其工艺成本。

本发明提供的锂离子超级电容器正极片的制备方法为：

步骤（1）将Li₂CO₃和MoO₃按摩尔比1-2:1的比例混合，混合均匀后放入马弗炉内500-700℃反应3-8小时，反应结束后得到Li₂MoO₄；

步骤（2）将得到Li₂MoO₄放入含5%氢气的氢氮混合气气氛保护的马弗炉内500-900℃反应5-10小时，反应结束后得到Li₂MoO₃材料；

步骤（3）将高比表面积石墨烯材料加入到NMP中形成1-20g/L石墨烯悬浮液;

步骤（4）Li₂MoO₃材料球磨30-60min后按质量比50-5：1的比例加入到得到石墨烯悬浮液中，抽滤蒸发溶液后得到石墨烯复合Li₂MoO₃材料正极极片。

本发明提供一种锂离子超级电容器的制备工艺流程如下：

（1）将石墨或者硬炭负极材料、导电剂、粘结剂按照90:5:5的比例加入到NMP中混合成浆料，然后涂覆在负极集流体铜箔上，烘干后得到负极片。

（2）按照通常锂离子电池的制备工艺将负极片、隔膜和本发明制备正极片通过叠层的方式组成电芯，然后在电池壳内注入电解液，注入的电解液为1mol/L LiPF₆的DOL-DME 溶液(DOL和DME 的体积比为1:1)，封口，得到锂离子超级电容器。

由于石墨烯材料具有高强度和高导电性，能够作为集流体使用，同时高比表面的石墨烯又能作为正极活性材料使用，因此采用本发明直接将石墨烯材料制备成正极片，省去了正极的制备工艺，而锂离子超级电容器的工艺为通用的锂离子电池制备工艺，大大简化了锂离子超级电容器的制备工艺。