[发明专利]一种锂离子电容器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电容器及其制备方法，包括正极极片、负极极片、隔膜、电解液及外壳，所述正极极片包括正极极片Ⅰ、正极极片Ⅱ，其中正极极片Ⅰ为提供锂源电极，正极极片Ⅰ包括集流体、粘结剂、导电剂、正极活性材料Ⅰ，正极极片Ⅱ为具有电容性能电极，正极极片Ⅱ包括集流体，粘结剂、导电剂、活性材料，叠片或者卷绕组装，焊接、入壳、注液、活化工序制成锂离子电容器。该发明的锂离子电容器制程工艺流程与锂离子电池工艺流程几乎一样，安全又简单、可行性强，易实现工业化量产，具有较大的应用价值。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电容器及其制备方法。

背景技术

随着化石燃料不断消耗及环境问题日益严重，开发新能源对于人类生存可持续发展具有重要的意义。锂离子电池和超级电容器作为一种储能装置，它们是开发新能源的关键因素之一。锂离子电池具有高能量密度、高电压、低自放电、无记忆效应、长循环寿命的优点，但功率密度低；超级电容器具有高功率密度、循环次数上万次几乎不衰减，但能量密度低。锂离子电容器是一种将锂离子电池和超级电容器两者相互融合的电化学储能器件，兼备了锂离子电池高能量密度、超级电容器高功率密度以及长循环寿命的特点，在新能源汽车、城市轨道交通、低温启动等领域具有较大的应用前景。

目前，锂离子电容器主要是正极采用具有较大比表面积的纳米材料作为活性材料，与电解液形成双电层，具有超级电容器性能；负极采用嵌锂的碳材料作为活性材料，能够形成锂脱出与嵌入，具有锂离子电池性能。由于金属锂活性较大，易于空气中的氧气、水发生化学反应，不安全，所以在实际生产过程中，制作嵌锂碳材料具有较大困难。专利CN201510130056.3公布一种锂离子电池电容器负极，制作嵌锂负极的方法是采用将锂粉均匀铺撒在负极极片上，通过辊压的方式得到嵌锂负极，该方法缺点在于，锂粉活泼性较大，易发生反应，不安全，同时操作过程中，锂粉分散在空气中，易被吸入，威胁工作人员生命，所以采用此方法可行性低，不利于工业化量产。专利CN201610072072.6公布了一种锂离子电容器及其制备方法，该专利采用金属锂作为辅助电极，在负极形成嵌锂材料，但是金属锂活性大，不利于操作，同时辅助电极在负极的嵌锂并不均匀，这也会影响锂离子电容器性能。专利CN201210332874.8公布了一种高能量高功率密度的锂离子超级电容器及其组装方法，该专利在极片制作过程中掺入金属锂或这在电极片放置金属锂片，这样虽然可以嵌锂，但是由于金属锂的活泼性，在实际生产操作过程较困难。

因此，开发一种新锂离子电容器及其制备方法，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，这正是本发明得以完成的动力所在和基础。

发明内容

为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。

具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供一种锂离子电容器及其制备方法，以解决目前制作嵌锂负极材料困难的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

第一方面，本发明提供了一种锂离子电容器，包括正极极片、负极极片、隔膜、电解液及外壳，所述正极极片包括正极极片Ⅰ、正极极片Ⅱ，其中正极极片Ⅰ为提供锂源电极，正极极片Ⅰ包括集流体、粘结剂、导电剂、正极活性材料Ⅰ，正极极片Ⅱ为具有电容性能电极，正极极片Ⅱ包括集流体，粘结剂、导电剂、活性材料，负极极片为具有电池性能电池性能电解，负极极片包括集流体、粘结剂、导电剂、活性材料，以上极片均通过配料、涂布、辊压、分切制备，并依次以隔膜、正极极片Ⅰ、隔膜、负极极片、隔膜、正极极片Ⅱ、隔膜、负极极片的方式叠片或者卷绕组装，焊接、入壳、注液、活化工序制成锂离子电容器。

本发明中，作为一种优选的技术方案，所述正极极片Ⅰ由集流体、正极活性材料、导电剂、粘结剂组成，其中正极活性材料为优选镍酸锂、钴酸锂、锰酸锂、三元镍钴锰酸锂、三元镍钴铝酸锂、高铁酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍锰酸锂、富锂锰基材料中的一种，所述正极活性材料、导电剂、粘结剂的比例为98～90：6～1.0：4～0.8。