[发明专利]采用预锂化硬炭负极的锂离子电容器的制备方法

摘要

本发明公开了一种采用预锂化硬炭负极的锂离子电容器(LIC)的制备方法，以商品化的活性炭为正极、硬炭为负极，1M LiPF6/EC+DEC为电解液组装锂离子电容器。嵌锂容量为400mAh/g的LIC，最高能量密度和功率密度分别为76.5Wh/kg和5.1kW/kg，且循环1000次后，能量保持率仍高达92.0％。经过15h预锂化的锂离子电容器能量密度可达97.2Wh/kg，具有最小的阻抗和良好的循环性能(1A/g的电流密度下循环1000次后，能量保持率为91.2％)。当正负极质量配比为2.2时，能量保持率为57.0％。同时，电容器具有非常小的电荷转移内阻(10.4)，最大能量密度和功率密度分别为88.7Wh/kg和12kW/kg。

主权项

一种采用预锂化硬炭负极的锂离子电容器的制备方法，具有如下步骤：(1)制备负极片将硬炭负极活性物质、导电炭黑和10％的聚偏氟乙烯—PVDF按照质量比为88:5:7的进行称量，滴加与活性物质的质量比为1:0.5～5的N‑2‑甲基‑2‑吡咯烷酮—NMP，在室温下手工搅拌30分钟，再将所得浆料用刮刀涂在铜箔上，膜厚度为100μm；再于120℃干燥60分钟后，在粉体压片机上冲压成型为Φ13mm的极片，真空干燥12小时后备用；通过电化学方式对负极进行了预锂化：将硬炭负极活性物质侧与锂箔贴到一起滴加电解液后在玻璃板间压紧进行负极预锂化，预锂化时间为15小时，嵌锂容量200～400mAh/g；所述电解液为1M的LiPF6/EC+DEC；(2)制备正极片先将活性炭粉和导电炭黑按照质量比为8:1称取后在研钵中研磨15分钟以使两种物质混合均匀，再称取10％聚四氟乙烯—PTFE作为粘结剂，按照活性炭和导电炭黑与PTFE质量比为9:1的比例加入到聚四氟乙烯—PTFE乳液中，而后在无水乙醇中超声分散30min，之后转到80℃干燥箱中干燥，待混合物呈膏状后，在压辊机上压成薄膜；最后将此薄膜与带有导电胶的铝箔压到一起并冲成Φ13mm的极片，真空干燥一天后留作备用；正、负极的质量比为1.7～2.4:1；(3)组装扣式电池在充满氩气的手套箱中进行电池组装，在负极壳内依次放入负极片、隔膜、正极、垫片、弹簧片、电解液和正极壳，组装好的电容器在封口机上封口以防止漏液，封口压力为100Mpa。