[发明专利]一种减小锂离子电容器漏电流的方法

说明书

本发明涉及一种减小锂离子电容器漏电流的方法：先用恒定电流将锂离子电容器充电至电压U_charge，然后在锂离子电容器的正负极两端施加恒定电压U_charge，并保持5～180分钟，所述施加的恒定电压U_charge与锂离子电容器的额定电压U_R之间满足：U_R+0.1V≤U_charge≤U_R+0.2V。本发明可显著减小锂离子电容器的漏电流。

技术领域

本发明涉及一种减小锂离子电容器漏电流的方法，属于电化学储能器件。

背景技术

超级电容器也称电化学电容器，是一种新型的储能元件，它介于传统电容器和二次电池之间，其容量要远大于传统电容器，高倍率充放电性能则远远优于二次电池。超级电容器一般可以分为三种：利用电极和电解液界面的双电层原理物理存储电荷的双电层电容器；利用电极材料发生表面的快速氧化还原反应原理存储电荷的赝电容器或混合型电容器，以及将双电层电容和二次电池在器件内部组合的电池电容，其至少有一个电极既包含电池材料又包含电容材料。本发明所涉及的锂离子电池器是属于第二种储能器件，正极活性材料为电容材料，负极为具有快速插嵌/脱出锂离子的电池材料，即锂离子电容器。

众所周知，电容材料是通过对电解液离子的吸附而达到电荷存储功能的，这种电荷存储机制也决定了其自放电及漏电流现象要比锂离子电池更为显著。器件的自放电与漏电流之间有非常密切的关系，但是又有区别。按照汽车行业标准《QC/T741-2014车用超级电容器》，超级电容器的自放电是通过电压保持能力来衡量的：先将超级电容器单体以恒定电流充电到额定电压，并以额定电压恒压充电30min，在实验温度条件下开路静置72h后，测量电容器单体的端电压，计算端电压与额定电压的比值为其电压保持能力。自放电主要是由于电容器的漏电流引起的，此外，载流子(阴离子、阳离子、电子)在负极体相材料和正极多孔电容材料中的重新分布也会引起电压的降低，在宏观上也表现为自放电。所以，自放电与漏电流不能简单地划上等号。

从机理上讲，漏电流产生的原因比较复杂，主要是由于电解液分解、电解液与多孔炭如活性炭等的表面官能团发生反应以及双电层上的离子向电解液本体的迁移等共同作用的结果。一般来讲，电极在未充分干燥的情况下组装锂离子电容器，会带入痕量的水分，商用的电解液在生产、包装、运输和储藏等过程中也不可避免地带入痕量的水分，而这些痕量的水分会对电极和锂离子电容器的电化学性能产生影响，促使在较高电压下电解液分解、以及电解液与多孔炭的表面官能团反应。同时，由于锂离子电容器的负极在首次充电过程中发生嵌锂反应，在0.8V(相对于金属锂电极的电位)以下锂离子与电解液中的溶剂和电解质盐离子发生反应从而在负极表面形成固态电解质介面膜(即SEI膜)。若SEI膜的形成较为疏松、不够致密，也会引起一定的漏电流。本发明的目的即是为了解决以上两种情况所导致的漏电流。另外，锂离子电容器一般采用含有直径为微米级的贯穿孔的集流体，这些孔的边缘难免会有毛刺等缺陷，这些毛刺缺陷也会形成微短路、导致漏电流，但是，这些缺陷是由于集流体的加工带来的，只能通过优化集流体的加工工艺和装备来解决；电极材料中含有的痕量的杂质离子，如Fe³⁺，可以在正负极间穿梭，也会导致漏电流，这两者都不是本发明所要解决的范围。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术制备的锂离子电容器存在较为显著的漏电流现象，提供一种减小锂离子电容器漏电流的方法，可以显著减小锂离子电容器漏电流。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种减小锂离子电容器漏电流的方法，所述的锂离子电容器包括：

电芯，包括正极片、负极片和隔膜，所述的正极片包含正极集流体和涂覆于所述正极集流体的正极涂层，所述的负极片包含负极集流体和涂覆于所述负极集流体的负极涂层，所述的正极片与所述的负极片相对布置，并用隔膜隔开，依次序叠片形成电芯；