[发明专利]一种以密胺泡绵为基底的锂离子电容器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以密胺泡绵为基底的锂离子电容器及其制备方法，其中锂离子电容器包括正极、负极和六氟磷酸锂电解液；所述负极为负载硫化钴纳米颗粒的碳化密胺泡绵；所述正极为负载在铝箔集流体上的多孔碳化密胺泡绵；以密胺泡绵为原料的锂离子电容器的制备方法包括如下步骤：制备负极、制备多孔碳化密胺泡绵、制备正极、组装电容器；本发明基于具有高容量的负极材料和具有双电层效应的正极材料的理想锂离子电容器构筑方法，将低密度、廉价易得的密胺泡绵作为正负极材料的基底构筑了锂离子电容器，本发明所提供的方法简单高效，适用于商业化。

技术领域

本发明属于电化学储能技术领域，具体涉及到一种以密胺泡绵为基底的锂离子电容器及其制备方法。

背景技术

商业化的锂离子电池/超级电容器由于其体积小，寿命长的优点已经被广泛地应用在便携式电子产品和新能源汽车上。当锂离子电池作为储能设备时，其锂离子插入/脱出的储存机理使其具有出色的能量密度，然而，其功率密度受到了制约。相反，超级电容器作为供能设备时具有良好的循环寿命和功率密度，但是，却无法提供令人满意的能量密度。

锂离子电容器将电池型的负极材料和具有双电层效应的电容器型正极材料结合，并将六氟磷酸锂作为电解液。这种储能设备合理地结合了锂离子电池和超级电容器的优势，可以同时提供高的能量密度和功率密度。因此，研究合适的具有高容量的负极材料和具有双电层效应的正极材料来组装锂离子电容器极为关键。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有密胺泡绵制备的电容器产品中存在的问题，提出了本发明。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种以密胺泡绵为基底的锂离子电容器，其包括正极、负极和六氟磷酸锂电解液；所述负极为负载硫化钴纳米颗粒的碳化密胺泡绵；所述正极为负载在铝箔集流体上的多孔碳化密胺泡绵。

作为本发明所述以密胺泡绵为基底的锂离子电容器的一种优选方案，其中：负极为具有柔性的自支撑电极，所述自支撑电极的基底为碳化后的密胺泡绵。

作为本发明所述以密胺泡绵为基底的锂离子电容器的一种优选方案，其中：正极由涂覆所述多孔碳化密胺泡绵的金属极片，所述金属极片为铝。

本发明的另一个目的是提供一种锂离子电容器的制备方法，其包括如下步骤：

制备负极：将密胺泡绵浸渍在醋酸钴和去离子水中，搅拌均匀后，加入巯基丙酸并继续搅拌，随后干燥固体，干燥后的固体放入管式炉中进行焙烧，焙烧技术后得到负极；

制备多孔碳化密胺泡绵：将密胺泡绵焙烧得到碳化密胺泡绵，然后将碳化密胺泡绵先后进入硝酸钴水溶液和二甲基咪唑水溶液中，静置后取出固体并烘干，然后再进行焙烧，随后酸洗得到多孔碳化密胺泡绵；

制备正极：将多孔碳化密胺泡绵、碳黑和聚偏氟乙烯混合，然后将混合的泥浆涂抹在铝片表面，干燥制得多孔碳化密胺泡绵正极；

组装电容器：将六氟磷酸锂作为电解液滴加在负极和正极之间，组装成锂离子电容器。

作为本发明所述以密胺泡绵为基底的锂离子电容器的制备方法的一种优选方案，其中：密胺泡绵和醋酸钴的质量比为1:10～40。

作为本发明所述以密胺泡绵为基底的锂离子电容器的制备方法的一种优选方案，其中：密胺泡绵和醋酸钴的质量比为1：20。

作为本发明所述以密胺泡绵为基底的锂离子电容器的制备方法的一种优选方案，其中：醋酸钴和巯基丙酸质量体积比为1g:2～8mL。