[发明专利]一种锂离子电容电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电容电池及其制备方法，包括制备阳极、制备阴极、制备电解液以及制备锂离子电容电池4个步骤，本发明合成的花状形貌的纳米二硫化钼比表面积较大，有利于其表面产生更多的电化学活性位点，同时也能提高其与电解液的反应接触面积，加快了反应的进程，从而有效地提高了纳米二硫化钼基电极材料的比容量和电化学活性，由于氮掺杂多孔碳材料具有丰富的孔隙结构，二硫化钼纳米花可以原位生长在这些孔隙结构中，在一定程度上能够减缓二硫化钼纳米花的堆积和团聚现象，同时也能够避免二硫化钼在Li⁺连续不断的嵌入和脱出过程中发生体积膨胀的问题，从而有效地提高了纳米二硫化钼基电极材料的循环稳定性和倍率性能。

技术领域

本发明涉及电容电池技术领域，具体涉及一种锂离子电容电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电容电池又称锂离子电容器或锂离子混合超级电容器，它通常是由电池型材料(负极)和电容式材料(正极)在含锂盐的电解质中组装而成的，锂离子电容电池兼具锂离子电池和超级电容器的优势，凭借高能量密度、高功率密度、长循环寿命和快速充放电等优势成为具有前景的新型储能系统，然而，电池型电极和电容型电极之间的动力学不平衡、能量密度不太理想和循环稳定性较差等关键问题仍然存在，若要有效解决该问题需要在该领域开发出新型正负极电极材料。

纳米二硫化钼是过渡金属硫化物半导体中的一种，具有较高的电化学理论容量和较高的安全性，被认为是能够代替石墨成为锂离子电池新一代的负极材料，经研究发现，单独以纳米二硫化钼为锂离子电池的负极材料时，其较差的导电性难以满足当前锂离子电池使用和发展的需要，而且纳米二硫化钼的层状堆叠结构往往会使得Li+在多次嵌入和脱出的过程中发生体积膨胀，导致锂离子电池的循环稳定性和倍率性能受到了极大的限制，因此需要对纳米二硫化钼进行改性，一方面从其形貌入手，提高纳米二硫化钼的比表面积可以增加其表面电化学活性位点，增强其导电性，另一方面可以将其与导电性较强的多孔碳材料进行复合，形成负载型锂离子电池负极材料，可以改善纳米二硫化钼的导电性、循环稳定性和倍率性能等，当然，随着研究的不断深入，传统的多孔碳材料具有的导电性已经不能满足锂离子电池行业发展的需要，因此提高多孔碳材料的导电性也成为近年来的研究热点。

专利文献(CN111653750A)公开了一种氮化碳改性二硫化钼锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：1)、将三聚氰胺进行热反应，得到C₃N₄；2)、C₃N₄加入去离子水中，超声分散；随后加入钼酸铵和硫化钠，将所得混合溶液于密封条件下进行水热反应，反应温度为220～300℃，反应时间为12～36h；反应所得物经离心、洗涤和干燥；得到可作为锂离子电池负极材料的C₃N₄改性MoS₂复合材料，该方法工艺简单，成本低，条件温和，通过C₃N₄对二硫化钼的改性，改善材料的结构稳定性，增强循环稳定性，但该方法所制备材料的循环稳定性仍不能满足目前的需要，有待进一步提高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锂离子电容电池及其制备方法，解决传统的电极材料循环稳定性差的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种锂离子电容电池的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备正极：将正极活性材料、粘结剂PVDF和导电剂钽加入到N-甲基-2-吡咯烷酮中，分散均匀，得到正极浆料，然后将所得正极浆料涂在铝箔上，干燥并轧制形成正极；

(2)制备负极：将负极活性材料和粘结剂PVDF加入到N-甲基-2-吡咯烷酮中，分散均匀，得到负极浆料，然后将所得负极浆料涂在铜箔上，干燥并轧制形成负极；

(3)制备电解液：将锂盐溶解在碳酸乙烯酯溶剂中，再加入Ta₂O₅粉末，分散均匀，即得到电解液；