[发明专利]一种锂离子电容器用负极片的制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电容器用负极片的制备方法，包括：1)将负极活性材料、SLMP、导电剂、粘结剂在溶剂中充分捏合，得到软泥状粗产品；2)将步骤1)中所得软泥状粗产品分步热压延成低溶剂含量的粗膜，随后真空干燥粗膜并精轧，得到含SLMP的干电极膜；3)将步骤2)中的干电极膜热复合于覆碳铜箔上，即得锂离子电容器用负极片。采用本发明的技术方案，可以有效解决现有锂离子电容器负极片粘结性差、压实密度低、产品嵌锂深度及均匀性差的缺点。将所得锂离子电容器负极片与EDLC正极片、隔膜、电解液和外壳共同组装后得到锂离子电容器单体，单体经化成后具有体积比容高、内阻小和循环寿命长的特点。

技术领域

本发明涉及一种储能电子器件，尤其涉及一种锂离子电容器用负极片制备方法。

技术背景

随着科学技术的发展，具有能量密度高、可靠性高和加工性好等优点的锂离子电池越来越受到青睐，被广泛应用于各类便携式电子设备中。传统的锂离子电池由于内阻较大、功率密度较低等原因，使得其应用性受限。同时，电化学双电层电容器(EDLC)虽然有长循环寿命、宽温度范围、高功率密度，但是也存在如容量低、工作电压低、能量密度低、自放电差等，也大大限制了电化学双电层电容器的可应用性。与超级电容器、锂离子电池不同，锂离子电容器兼具了长循环寿命、高功率密度、高能量密度、高容量、高电压、自放电好等诸多优点，其是一种正极和负极充放电机理不同的非对称超级电容器，因而具有广阔的发展前景。锂离子电容器是一种正极与负极充放电原理不同的非对称电容器，在结构设计上采用了双电层电容器用正极材料与锂离子电池用负极材料相组合的方法。其中，在负极材料中预嵌入锂离子能够显著降低锂离子电容器负极的电位，提高锂离子电容器单体的工作电压，从而使锂离子电容器的能量密度大大提高。

锂离子电容器负极材料预嵌锂的常用方法有两种：锂箔贴覆法和引入“锂极”法。其中，锂箔贴覆法是指在负极处添加锂片或锂箔与锂离子电容器负极直接接触，当产品注入电解液后，锂片或锂箔中的锂离子迅速溶解进入电解液中，同时电解液中的锂离子进入锂离子电容器负极材料中实现预嵌锂。用锂箔贴覆法对锂离子电容器进行预嵌锂的工艺具有如下问题：其一，由于将锂片或锂箔直接接触，一旦注入电解液后嵌锂速率及嵌锂深度将无法控制，使得锂离子电容器负极预嵌锂不充分，嵌锂的不充分将会导致产品循环性能、倍率性能较差；其二，由于引入了化学性质极为活泼的锂片或锂箔作为锂源，所以在负极处放置锂源时必须在有惰性气体保护的无水无氧环境中进行，且正负极集流体均需采用具有贯穿结构的铜箔或铝箔，导致工业化生产成本较高。引入“锂极”法是指在锂离子电容器中引入作为第三极的锂片或锂合金，第三极与负极之间用隔膜隔开；当产品注入电解液后，通过将第三极引出端与负极引出端短路或以恒流放电方式对锂离子电容器负极材料实现预嵌锂。用引入“锂极”法对锂离子电容器进行预嵌锂虽然能够提高负极材料预嵌锂的深度及均匀性，但是这种方法耗时更长，生产成本更高，显然不利于工业化生产。

目前，采用稳定化金属锂粉(SLMP)制备预锂化负极并与EDLC正极进行化成来实现负极材料预嵌锂具有嵌锂均匀、产品一致性好、预嵌锂时间短、预定量的锂被负极所承载控制有效等优点。在授权公告号为CN 103021675 B的发明专利中，发明人依次将SLMP、粘结剂与溶剂混合搅拌成浆料并喷涂或溅镀到含有活性材料、导电剂和粘结剂的负极涂层上，经烘干及辊压后制备出锂离子电容器负极；将活性炭、导电剂Super P、粘结性聚四氟乙烯(PTFE)配制成浆料并涂布于铝箔上，经烘干及辊压后制备出锂离子电容器正极；将这种锂离子电容器正极与含有预锂化涂层的负极在3.3V化成，较好地实现了负极材料的预嵌锂。但是，由于将负极活性物质和SLMP分别配制成浆料来涂布，所制备电极粘结性差，压实密度低，以致锂离子电容器的负极体积比容小，循环稳定性差，并且当锂离子电容器充分化成后，预锂化涂层中的SLMP充分溶解到到电解液中，在锂离子电容器负极表面会残留一层粘结剂，造成化成后的锂离子电容器内阻偏大。

发明内容

本发明的目的是针对现有锂离子电容器负极片粘结性差、压实密度低的缺点，提供一种锂离子电容器用负极片的制备方法，包括如下步骤：