[发明专利]一种混合型储能器件的含锂金属负极制备方法

说明书

本发明公开了属于电化学储能技术领域的一种混合型储能器件的含锂金属负极制备方法。包括：将负极活性物质、弹性粘结剂、导电剂、添加剂、稳定化锂粉等进行混合分散，以形成混合物；对所述混合物进行辊压，以形成含锂金属负极膜；将导电胶涂在集流体上形成导电粘性涂层；将含锂金属负极膜和所述形成导电粘性涂层的集流体进行热压复合。将含锂金属负极膜跟锂离子电池正极或者超级电容器活性炭电极匹配做成锂离子电池或者锂离子电容器。本发明可以用于超级电容器极片的生产，锂离子电池极片的生产，燃料电池极片的生产等高弹性电极的生产过程中。可进行大规模生产，并且生产过程中无溶剂挥发造成环境污染，大大降低了成本，生产速度快，制造成本低。

技术领域

本发明涉及电化学储能技术领域，特别涉及一种混合型储能器件的含锂金属负极制备方法。

背景技术

电化学电源作为储能元器件已经受到了广泛的使用，随着我国动力电源产业的发展，对电化学电源的需求量越来越大，对其性能要求越来越高。电极是化学电源的核心，电极性能参数决定了电源本身的性能，含锂金属负极是对于锂离子嵌入和脱出反应作为储能原理的电源有重要的意义。含锂金属负极跟锂离子正极电极匹配做成锂离子电池，能大大提高首次充放电效率，对提高电池的能量密度，有极大帮助。含锂金属负极跟活性炭电极匹配组合，组成新型储能元器件，正极是通过表面吸附电荷进行储能，负极通过锂离子的嵌入脱出进行储能，结合了锂离子电池和超级电容器的原理，形成混合型储能器件-锂离子超级电容器。

发明内容

本发明的目的是提供公开一种混合型储能器件的含锂金属负极制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将活性物质、弹性粘结剂、导电剂、稳定化锂粉进行混合分散，以形成混合物；其混合分散混合物的总质量组成包括：弹性粘结剂为1 wt %-20 wt %，导电剂为0.5 wt %-30wt %，活性物质为50 wt %-98 wt %，稳定化锂粉为0.5 wt %-10 wt %；

（2）对步骤（1）所得到混合分散后的混合物进行多次辊压，以形成含锂金属负极膜；

（3）将导电剂涂在集流体上形成导电粘性涂层；

（4）将含锂金属负极膜和导电粘性涂层的集流体进行热压复合，得到高弹性含锂金属负极膜；

（5）将含锂金属负极膜跟锂离子电池正极或者超级电容器活性炭电极匹配做成锂离子电池或锂离子超级电容器。

所述活性物质为粉体,粒径范围0.1μm至2μm，并且选取活性物质包括活性炭、气凝胶炭、炭纳米管、改性炭纳米管材料、石墨烯、改性石墨烯材料、活性炭与石墨烯复合材料、活性炭与炭纳米管复合材料、中间相碳微球、天然石墨、改性石墨、包覆石墨、人造石墨、焦炭、硅粉、硅线锂离子电池使用的含锂元素的正极粉体材料、锂离子电池负极使用的含锂元素的负极粉体材料之一种或一种以上的混合物。

所述弹性粘结剂为固体或者粉体，其分子量为10万到100万的粘结剂，并且选取三元乙丙橡胶、丙烯酸磊树脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、丁腈橡胶去甲基纤维素钠之一种或一种以上的混合物。

所述导电剂为粉体，乙炔黑、科琴黑、导电纤维、导电石墨、金属丝之一种或一种以上的混合物。

所述添加剂为橡胶或塑料加工助剂；并且选取增强剂、防老化剂、硫化剂、增塑剂之一种或一种以上的混合物。

所述稳定金属锂粉为美国FMC公司生产的SLMP,纯度为97%，尺寸为5至50μm。

所述步骤1）的混合分散方式采用开放式双棍混合分散、单螺杆密封式混合分散、双螺杆密封式混合分散、多螺杆密封式混合分散、双行星式混合分散、球磨式混合分散；混合分散时间为5至360分钟。

所述步骤2）的混合物进行辊压采用热扎工艺；辊压温度为120℃-200℃；对混合物进行多次的热辊压，从而形成连续的高弹性的含锂金属负极膜。