[发明专利]一种全纤维型锂离子电容器及其制备方法

权利要求书

1.一种全纤维型锂离子电容器，包括正极、隔膜、负极和电解液；其特征在于，所述正极为活性炭-芳纶纤维纸，所述活性炭-芳纶纤维纸的厚度为0.03～0.5mm；所述活性炭-芳纶纤维纸具有孔隙；

所述活性炭-芳纶纤维纸的制备原料包括以下质量份的组分：活性炭1份、炭黑0.1～0.3份、芳纶短切纤维0.5～1份、芳纶浆粕纤维0.5～1份、疏解剂0.025～0.05份、分散剂0.025～0.05份、水300～400份和乙醇50～100份；

所述活性炭-芳纶纤维纸的制备方法包括：

(1)将芳纶短切纤维、疏解剂和部分水混合，依次经疏解和打浆，得到芳纶短切纤维浆料；

将芳纶浆粕纤维、分散剂和剩余水的混合物进行打浆，得到芳纶浆粕纤维浆料；

(2)将所述步骤(1)得到的芳纶短切纤维浆料和芳纶浆粕纤维浆料与活性炭、炭黑、乙醇混合，然后将所得混合物进行剪切，得到混合浆料；

(3)将所述步骤(2)得到的混合浆料依次进行冷冻干燥和辊压成型，得到活性炭-芳纶纤维纸；

所述负极为预锂化的碳纳米管-芳纶纤维纸，所述预锂化的碳纳米管-芳纶纤维纸的厚度为0.02～0.3mm；所述碳纳米管-芳纶纤维纸具有孔隙；

所述碳纳米管-芳纶纤维纸的制备原料包括以下质量份的组分：碳纳米管1份、芳纶短切纤维0.3～0.8份、芳纶浆粕纤维0.3～0.8份、疏解剂0.015～0.04份、分散剂0.03～0.08份、水200～300份和乙醇50～100份；

所述预锂化的碳纳米管-芳纶纤维纸的制备方法包括：

(a)将芳纶短切纤维、疏解剂和部分水混合，依次进行疏解和打浆，得到芳纶短切纤维浆料；

将碳纳米管、分散剂和乙醇混合，得到碳纳米管醇分散液；

(b)将所述步骤(a)得到的芳纶短切纤维浆料、芳纶浆粕纤维浆料和碳纳米管醇分散液进行混合，然后将所得混合物依次进行剪切和研磨，得到混合浆料；

(c)将所述步骤(b)得到的混合浆料涂覆在基材上，烘干后剥离基材，然后经热压成型得到碳纳米管-芳纶纤维纸；

(d)对所述步骤(c)得到的碳纳米管-芳纶纤维纸进行预锂化处理，得到预锂化的碳纳米管-芳纶纤维纸。

2.如权利要求1所述的全纤维型锂离子电容器，其特征在于，所述芳纶短切纤维的直径为5～15μm，长度为3～5mm；

所述芳纶浆粕纤维的长度为0.5～1.8mm。

3.如权利要求1所述的全纤维型锂离子电容器，其特征在于，所述疏解剂包括十二烷基苯磺酸钠。

4.如权利要求1所述的全纤维型锂离子电容器，其特征在于，所述分散剂包括聚氧化乙烯。

5.如权利要求1所述的全纤维型锂离子电容器，其特征在于，所述碳纳米管的直径为30～150nm，长度为3～10μm。

6.权利要求1～5任一项所述的全纤维型锂离子电容器的制备方法，包括以下步骤：

提供活性炭-芳纶纤维纸和预锂化的碳纳米管-芳纶纤维纸；

将所述的活性炭-芳纶纤维纸与隔膜、预锂化的碳纳米管-芳纶纤维纸和电解液进行组装，得到全纤维型锂离子电容器；

所述活性炭-芳纶纤维纸的制备方法包括：

(1)将芳纶短切纤维、疏解剂和部分水混合，依次经疏解和打浆，得到芳纶短切纤维浆料；

将芳纶浆粕纤维、分散剂和剩余水的混合物进行打浆，得到芳纶浆粕纤维浆料；

(2)将所述步骤(1)得到的芳纶短切纤维浆料和芳纶浆粕纤维浆料与活性炭、炭黑、乙醇混合，然后将所得混合物进行剪切，得到混合浆料；

(3)将所述步骤(2)得到的混合浆料依次进行冷冻干燥和辊压成型，得到活性炭-芳纶纤维纸；

所述预锂化的碳纳米管-芳纶纤维纸的制备方法包括：

(a)将芳纶短切纤维、疏解剂和部分水混合，依次进行疏解和打浆，得到芳纶短切纤维浆料；

将碳纳米管、分散剂和乙醇混合，得到碳纳米管醇分散液；

(b)将所述步骤(a)得到的芳纶短切纤维浆料、芳纶浆粕纤维浆料和碳纳米管醇分散液进行混合，然后将所得混合物依次进行剪切和研磨，得到混合浆料；

(c)将所述步骤(b)得到的混合浆料涂覆在基材上，烘干后剥离基材，然后经热压成型得到碳纳米管-芳纶纤维纸；

(d)对所述步骤(c)得到的碳纳米管-芳纶纤维纸进行预锂化处理，得到预锂化的碳纳米管-芳纶纤维纸。