[发明专利]锂源活性材料、正极极片、锂离子电容器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂源活性材料、正极极片、锂离子电容器及其制备方法，所述正极极片包括集流体、如上所述的锂源活性材料、电容材料、导电剂、粘结剂组成，其中锂源活性材料为优选Li₅FeO₄、Li₆CoO₄、Li₆MnO₄、Li₅Fe_xCo_1‑xO₄材料中的一种或多种，电容材料为石墨烯、活性炭、多孔碳等纳米材料中的一种或多种，锂源活性材料、电容材料、导电剂、粘结剂相对应的重量百分比为：45％～5％、85％～60％、8％～1.0％、4％～1％。本发明具有安全、嵌锂均匀、工艺设备要求低、可操作性强等优点，适用于批量生产。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及锂源活性材料、正极极片、锂离子电容器及其制备方法。

背景技术

随着煤、石油等不可再生燃料不断消耗以及由此带来日益严重的环境问题，发展新能源是实现人类生存可持续发展必由之路。锂离子电池和超级电容器作为一种化学储能装置，是发展新能源技术的关键要点。

一般来讲，高能量密度与高功率密度是难以同时兼备的，例如：锂离子电池在追求具有较高的能量密度性能时，往往其功率密度会降低；超级电容器虽具有高的功率密度，但是其能量密度较低。为了同时兼具较高的能量密度和功率密度，锂离子电容器便应运而生。锂离子电容器不仅具备锂离子电池较高的能量密度和超级电容器较高的功率密度，而且还具有较长的循环寿命，因为其具有以上优点，在城市轨道交通、新能源汽车、军事及低温启动等领域具有较大的应用价值。

锂离子电容器一般由正极、负极、隔膜、电解液、外壳等组成，其中正极采用电容器材料，具有超级电容器性能；负极须采用嵌锂的材料作为活性材料，锂离子能进行脱嵌，具有锂离子电池性能。金属锂活性较大，容易与空气中氧气、二氧化碳、水发生化学反应，所以在生产过程中使用金属锂需要更高要求的设备支持，大大提高生产成本，而且生产操作不方便。专利CN201610072072.6和专利CN201210332874.8均公布了一种锂离子电容器，他们均采用金属锂作为金属锂箔片作为辅助电极(第三电极)，通过电化学方法对负极进行嵌锂，形成嵌锂负极材料，尽管可以实现嵌锂负极材料，但由于金属锂的活性，使得实际操作困难，而且辅助电极在负极的嵌锂并不均匀，特别对于型号较大的锂离子电容器更不好实现批量生产。

因此，开发一种新锂离子电容器，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：提供锂源活性材料、正极极片、锂离子电容器及其制备方法，以方便批量化生产。

第一方面，本发明提供了锂源活性材料，其中锂源活性材料为Li₅FeO₄、Li₆CoO₄、Li₆MnO₄、Li₅Fe_xCo_1-xO₄材料中的一种或多种。