[发明专利]一种用于锂离子电容器正极的补锂添加剂及其应用

说明书

本发明涉及一种用于锂离子电容器正极的补锂添加剂及其应用。本发明用于锂离子电容器正极的补锂添加剂，为醚类溶剂溶解的氢化锂。本发明的补锂添加剂，通过将氢化锂粉体溶解在醚类溶剂中，然后将其滴加在制备好的含有正极活性物质的电极上，去除溶剂后，以此作为正极，并与负极组装成锂离子超级电容器，经过首圈放电实现对锂离子超级电容器负极的补锂。与现有的补锂添加剂相比，氢化锂具有超高的理论比容量(3350mAh/g)，同时其可溶解在醚类溶剂中，使用时可以将其直接滴加在制备好的正极片上，无需考虑其与制备正极浆料所用溶剂的兼容性问题。

技术领域

本发明涉及一种用于锂离子电容器正极的补锂添加剂，属于电化学储能技术领域。

背景技术

近年来，一种由双电层电容器电极和二次电池电极构成的电化学混合超级电容器成为研发热点，该混合超级电容器正极采用基于界面电荷吸脱附形成双电层而进行储能的碳材料，负极采用基于锂离子嵌入/脱出而进行储能的金属氧化物或可嵌锂的炭质材料。因其负极的储能机理和锂离子电池体系的一样，故也将其称为：锂离子超级电容器。一般地，在锂离子超级电容器体系中，对于嵌锂负极来说，其在首次充放电过程都存在一定程度的不可逆嵌锂，这种电化学行为会导致相同摩尔数的电解液阴离子在活性炭正极表面的不可逆吸附，最终导致电解液离子浓度的降低和电极容量的衰减，影响锂离子超级电容器体系的充放电性能。可以通过对负极进行一定深度的预嵌锂来解决上述问题，同时可以降低负极的嵌锂电位并一直保持降低的电位，这将改善锂离子超级电容器的充放电性能，如效率、循环稳定性及大电流充放电特性等。

目前，对负极进行预嵌锂的方法主要是：以金属锂作为第三极，通过外短路的方法对负极进行预嵌锂，该方法存在许多缺点：首先，金属作为一极引入锂离子电容器体系会带来安全问题；其次，电池组装制造工艺复杂，对环境要求苛刻；再次，外短路嵌锂过程不易控制；最后，锂离子电容器体系需增加近一倍的电解液和隔膜等以用于预嵌锂。

另外，还有报道通过在正极中引入添加剂(即具有一定不可逆脱锂性质的富锂化合物，如Li₂S/Co、Li₂O/Co、LiF/Co、Li₂C₂、Li₅FeO₄、LiMO₂，其中M＝Co、Ni、Mn等及LiNi_xZ_1-xO₂其中Z＝Mn、Co、Fe、La、V、Al、Mg,、Zn，0x1)的方法对负极进行预嵌锂，该方法的缺点是：伴随富锂化合物中的锂嵌入负极，会生成没有活性的产物或者有未反应的富锂化合物，这些物质残留在正极会影响锂离子超级电容器的电化学性能。虽然正极添加剂Li₃N和Li₂O₂对负极预嵌锂后无残余物质生成，但是，两者使用时都有所局限，氮化锂与制备电极浆料时所常用的溶剂会发生反应且其不溶于有机溶剂，而Li₂O₂脱锂较困难，需要使用催化剂，分解产物O₂对电池性能不利。

发明内容

为了解决上述技术问题和实现对锂离子超级电容器负极的补锂，本发明采取如下技术方案：

本发明一方面提供一种用于锂离子电容器正极的补锂添加剂，所述补锂添加剂为氢化锂。

本发明另一方面提供一种用于锂离子电容器或锂离子电池的正极，包括上述的补锂添加剂。

本发明还提供一种上述正极的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用匀浆法制备含有正极活性物质的电极A，所述匀浆法的浆料包括正极活性材料、导电剂、粘结剂和有机溶剂，所制备的电极记为正极A；

(2)将所述补锂添加剂溶于醚类溶剂中，得到补锂添加剂溶液；