[发明专利]可充电纽扣型锂离子电容器的预嵌锂方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电容器，特别涉及可充电纽扣型锂离子电容器的预嵌锂方法。

背景技术

可充电纽扣型锂离子电容器作为一种新型的锂离子电容器，它综合了双层电容器与锂离子电池的优点，即具有高功率输出、高容量和高循环寿命等优点，有望在新能源动力汽车、电子信息、仪器仪表、航空航天等领域得到广泛的应用。锂离子电容器的工作机理如下：充电时，有机电解液中的锂离子嵌入到负极材料中形成嵌锂化合物，电解液中的阴离子则吸附在正极表面形成双电层；而放电时，锂离子从负极材料中脱出，同时正极与电解液界面产生的双电层解离，阴离子从正极表面释放。可充电纽扣型锂离子电容器是一种安全且环境友好的储能器件，可广泛应用于汽车音响、出租车记程器、有线电视、电梯、系统板等电源。

通过对可充电纽扣型锂离子电容器的负极材料进行预嵌锂，可使可充电纽扣型锂离子电容器具有优异的倍率性能、自放电性能、浮充性能、高低温性能和循环性能。但在工业化生产中，寻找合适的可靠的预嵌锂技术是公认的技术难点。预嵌锂的方法不同，会影响到预嵌锂的效果，包括嵌锂量大小，嵌锂后负极化合物的均匀性等，对可充电纽扣型锂离子电容器的性能产生很大的影响，同时，还有生产过程中的安全性、生产成本的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种安全、工艺流程简单、投资费用低、电容器性能好的可充电纽扣型锂离子电容器的预嵌锂方法。

为解决上述问题，本发明可充电纽扣型锂离子电容器的预嵌锂方法,包括如下步骤：

⑴.首先于温度在25～45℃下，将可充电纽扣型锂离子电容器放置在电池性能测试系统的夹具上，放置1～2h；

⑵.然后使用0.1C～10C的电流对可充电纽扣型锂离子电容器进行恒流充放电，其中恒流充电电压区间为2～4V，恒流放电电压区间为1～3V，恒压充电的时间为0～30h，循环次数为50～100次；

⑶.最后将可充电纽扣型锂离子电容器放置在45～65℃的环境下干燥0～5h。

采用上述技术方案，可充电纽扣型锂离子电容器的预嵌锂方法，充电时，电解液中的Li+嵌入到石墨层间形成嵌锂石墨，同时，电解液中的阴离子则吸附在活性炭正极表面形成双电层；放电时，Li+从负极材料中脱出回到电解液中，正极活性炭与电解液界面间产生的双电层竭力，阴离子从正极表面释放，同时电子从负极通过外电路达到正极。碳负极与金属锂之间存在电位差，将碳负极与锂金属极短接时，两极间的电势差促使锂离子源源不断嵌入碳负极中，当锂金属足量时，最终碳负极的电位会降至0V，且由于碳负极材料的比电容明显高于正极材料，因此在放电过程负极仍旧能够保持在较低的电位，从而可将单体最高工作电压由2.5V提高至3.8V，甚至可达到4.2V。

综上所述本发明的有益效果是：可充电纽扣型锂离子电容器的预嵌锂方法，充电时，电解液中的Li+嵌入到石墨层间形成嵌锂石墨，同时，电解液中的阴离子则吸附在活性炭正极表面形成双电层；放电时，Li+从负极材料中脱出回到电解液中，正极活性炭与电解液界面间产生的双电层竭力，阴离子从正极表面释放，同时电子从负极通过外电路达到正极。碳负极与金属锂之间存在电位差，将碳负极与锂金属极短接时，两极间的电势差促使锂离子源源不断嵌入碳负极中，当锂金属足量时，最终碳负极的电位会降至0V，且由于碳负极材料的比电容明显高于正极材料，因此在放电过程负极仍旧能够保持在较低的电位，从而可将单体最高工作电压由2.5V提高至3.8V，甚至可达到4.2V。电容器的储能公式是E=1/2CV²，当电压升高时，能量也会随之增大。可见采用此种预嵌锂方法，安全、工艺流程简单、投资费用低、电容器性能好。

附图说明

图1是预嵌锂后的可充电纽扣型锂离子电容器的倍率性能图；

图2是预嵌锂后的可充电纽扣型锂离子电容器的温度性能图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步说明：

实施例一：

在25℃下，首先将可充电纽扣型锂离子电容器放置在电池性能测试系统的夹具上搁置1h，然后用0.1C的电流将可充电纽扣型锂离子电容器恒流充电至3.7V，再用0.1C的电流将可充电纽扣型锂离子电容器恒流放电至1.9V，最后将可充电纽扣型锂离子电容器放置在45℃的烘箱中干燥2h，预嵌锂完成，取下锂离子电容器。

实施例二：