[发明专利]锂离子电容器正极材料和锂离子电容器的制作方法

说明书

本发明实施例公开了一种锂离子电容器正极材料和锂离子电容器的制作方法，该锂离子电容器正极材料的制作方法，包括：将碳材料和富锂化合物混合，形成第一态混合物；在所述第一态混合物中添加导电剂和有机溶剂，进行研磨混合，形成第二态混合物；在氮气气氛下，对所述第二态混合物焙烧，得到锂离子电容器正极材料。与现有的负极预锂化方法相比，本发明采用富锂材料同炭材料直接混合制备预锂化正极的手段操作简便、成本低廉、锂离子电容器安全性高、锂离子电容器线性行为好，易实现规模化生产。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，尤其涉及一种锂离子电容器正极材料和锂离子电容器的制作方法。

背景技术

锂离子电容器是一种介于电池和超级电容器之间的电化学储能锂离子电容器，兼具较高的功率密度和能量密度，循环寿命超过10万次，是一种理想的化学电源，在脉冲锂离子电容器、风力储能以及混合电动汽车等诸多领域有着无可比拟的优势。

现有的锂离子电容器中，以石墨、硬炭、软炭和钛酸锂等为主的负极材料，同正极活性炭相比存在较大的不可逆容量，导致在较低电压区间充放电曲线偏离线性程度严重，即所谓的“跳水”现象，高电压窗口极化严重等，因此制备过程中需要进行负极预嵌锂。目前嵌锂工艺主要有以下几种：1)采用锂片或含锂化合物作为第三极对负极进行主动充放电或者短路方式嵌锂。该方法操作复杂，难以实现批量化生产，且多余的锂片在电容器中很容易引发安全事故；2)采用惰性锂粉直接在负极混料时加入用作补充负极锂源，该方法虽然操作简便，理论上能够实现规模化量产。但是惰性锂粉在高速剪切的搅拌机作用下且较高的温度下很容易破碎外层惰性保护膜发生起火，并引起溶剂(如N-甲基吡咯烷酮)起火爆炸，从而引发重大生产事故，而且惰性锂粉成本很高；3)采用贯通箔，在上面沉积一层厚度很小的锂层，然后在上面进行负极涂布。该方法规模化操作比较容易，但是对设备要求特别高，整个过程均需要在惰性气氛下进行操作，产品价格难以被大众接受，属于有价无市的局面。

发明内容

本发明提供一种锂离子电容器正极材料和锂离子电容器的制作方法，以使锂离子电容器充放电曲线保持线性，表观上呈现出良好的双电层电容特性，同时能够使得锂离子电容器制备过程操作简单、安全性高且制作成本低廉。

第一方面，本发明实施例提供了一种锂离子电容器正极材料的制作方法，该锂离子电容器正极材料的制作方法包括：

将碳材料和富锂化合物混合，形成第一态混合物；

在所述第一态混合物中添加导电剂和有机溶剂，进行研磨混合，形成第二态混合物；

在氮气气氛下，对所述第二态混合物焙烧，得到锂离子电容器正极材料。

进一步地，在所述第一态混合物中，所述富锂化合物的含量为1～10wt％。

进一步地，所述富锂化合物为Li₅FeO₄。

进一步地，所述碳材料为活性炭、洋葱炭、石墨烯、碳纳米管、碳纤维或炭气凝胶。

进一步地，所述在所述第一态混合物中添加导电剂和有机溶剂，进行研磨混合，形成第二态混合物，包括：

在所述第一态混合物中添加导电剂，并将所述第一态混合物和所述导电剂置于机械球磨机中，加入有机溶剂，进行研磨混合，形成第二态混合物。

进一步地，所述机械球磨机中球料质量比为1.2：1～2.0：1，转速为100～300r/min。

进一步地，所述在氮气气氛下，对所述第二态混合物焙烧，得到锂离子电容器正极材料中，对所述第二态混合物焙烧的焙烧温度为600～800^oC。

第二方面，本发明实施例还提供了一种锂离子电容器的制作方法，该锂离子电容器的制作方法包括：