[发明专利]一种预锂化剂、制备方法及其用于制备电容器的方法

说明书

本发明提供了一种预锂化剂、制备方法及其用于制备电容器的方法，预锂化剂制备方法包括将将锂盐与钴盐溶于溶剂中搅拌均匀，再加温搅拌至溶剂蒸干，最后在氮气或氩气气氛下进行高温固相反应，得到Li₆CoO₄预锂化剂。电容器的制备方法包括将正极活性材料、Li₆CoO₄预锂化剂、导电剂与粘结剂混合制备正极极片，再将负极活性材料、导电剂与粘结剂混合制备负极极片，最后容量匹配后组装成电容器。本发明制备得到的Li₆CoO₄预锂化剂在充放电过程中不仅对负极起到预锂化作用，还会对正极贡献容量，添加预锂化剂Li₆CoO₄的超级电容器拥有更高的能量密度与功率密度。

技术领域

本发明涉及储能器件领域，特别涉及一种预锂化剂、制备方法及其用于制备电容器的方法。

背景技术

锂离子电容器是一种正极与负极充放电原理不同的非对称电容器，在设计上采用了双电层电容器的原理，在构造上采用了锂离子电池的负极材料与双电层电容器的正极材料之组合，同时又在负极添加了锂离子，从而大大提高了电容器的能量密度。锂离子电容器是一种既具有双电层电容器的高输出、长寿命特性，同时又能提供高能量密度的新型蓄电元器件，不仅是对现有的储能器件锂离子电池、超级电容器产业的有益补充，还将在混合电动汽车等高功率领域形成部分替代，在风力发电、电动汽车等方面有广阔的应用前景。预锂化技术是在锂离子电容器制造过程中至关重要的一环，而已经得到广泛研究的“电化学预嵌锂”、“锂粉”或“锂带预嵌锂”都存在不可避免的如电化学预嵌锂操作复杂，锂粉或锂带预嵌锂过程中的补锂量不均匀且难以控制等问题。

正极预锂化作为新兴的预锂化技术，过程简单，只需要向正极中添加一定量的特定的添加剂就可以实现锂离子电容器的预锂化。Li₆CoO₄是一种理想的正极预锂化剂，具有超高的首次充电比容量，以及极低的首次库伦效率。但是在已有的报道中，所合成的Li₆CoO₄仅仅是在首次充电过程中提供了Li⁺对负极进行预锂化，充电后的残留物Li_6-xCoO₄并没有对锂离子电容器起到积极作用，反而由于是惰性的，在一定程度上削减了锂离子电容器的能量密度与功率密度。因此，有必要提供一种双功能预锂化剂Li₆CoO₄，对锂离子电容器进行预锂化，进一步提高锂离子电容器的功率密度和能量密度。

发明内容

本发明提供了一种预锂化剂、制备方法及其用于制备电容器的方法，其目的是为了对锂离子电容器进行预锂化，并使得残留物Li_6-xCoO₄提供电容容量，进一步提高锂离子电容器的功率密度与能量密度。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种Li₆CoO₄预锂化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将锂盐与钴盐按锂与钴的摩尔比为6～8：1的比例溶于溶剂中，搅拌后得到均一溶液；

(2)将步骤(1)所得均一溶液在80～120℃下搅拌至溶剂蒸干，得到干凝胶；

(3)步骤(2)所得干凝胶经研磨后在氮气或氩气气氛下进行高温固相反应，得到Li₆CoO₄预锂化剂；其中，反应温度为500～900℃，反应时间为10～30h。

优选地，所述锂盐为醋酸锂、氯化锂和硫酸锂中的一种或多种；所述钴盐为氯化钴、硫酸钴和硝酸钴中的一种或多种；所述溶剂为水、甲醇和乙醇中的一种或多种。

优选地，所述Li₆CoO₄预锂化剂的粒径小于1μm，比表面积为700～1200m²〃g-¹。