專利名稱：一種長壽命負極片的制備工藝及使用該負極片的電容電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超級電容器和鋰離子電池技術(shù)的結(jié)合，特別是涉及有機混合型超級電 容器和鋰離子電池。
背景技術(shù)：
超級電容器是介于傳統(tǒng)電容器與電池之間的一種新型電化學(xué)儲能器件，它相比傳 統(tǒng)電容器有著更高的能量密度，靜電容量能達千法拉至萬法拉級；相比電池有著更高的功 率密度和超長的循環(huán)壽命，因此它結(jié)合了傳統(tǒng)電容器與電池的優(yōu)點，是一種應(yīng)用前景廣闊 的化學(xué)電源。它具有比容量高、功率大、壽命長、工作溫限寬、免維護等特點。按照儲能原理的不同，超級電容器可以分為三類雙電層電容器(EDLC)，法拉第 準(zhǔn)電容超級電容器和混合型超級電容器，其中雙電層電容器主要是利用電極/電解質(zhì)界面 電荷分離所形成的雙電層來實現(xiàn)電荷和能量的儲存；法拉第準(zhǔn)電容超級電容器主要是借助 電極表面快速的氧化還原反應(yīng)所產(chǎn)生的法拉第“準(zhǔn)電容”來實現(xiàn)電荷和能量的儲存；而混合 型超級電容器是一極采用電池的非極化電極(如氫氧化鎳)，另一極采用雙電層電容器的 極化電極(如活性炭)，這種混合型的設(shè)計可以大幅度提高超級電容器的能量密度。超級電容器按電解質(zhì)分可分為無機電解質(zhì)、有機電解質(zhì)、聚合物電解質(zhì)三種超級 電容器，其中無機電解質(zhì)應(yīng)用較多的為高濃度的酸性(如H2S04)或堿性(如K0H)的水溶液， 中性水溶液電解質(zhì)應(yīng)用的較少；有機電解質(zhì)則一般采用季胺鹽或鋰鹽與高電導(dǎo)率的有機溶 劑(如乙腈)組成混合電解液，而聚合物電解質(zhì)如今只停留在實驗室階段，尚無商業(yè)化產(chǎn)品 的出現(xiàn)。超級電容器采用有機電解質(zhì)，可以大幅度提高電容器的工作電壓，根據(jù)E=1/2CV2 可知，對提高電容器能量密度有很大的幫助。如今，成熟的有機超級電容器一般都采用對稱 型結(jié)構(gòu)，即正負極使用相同的炭材料，電解液由季銨鹽和有機溶劑(如乙腈)組成，這種電 容器的功率密度很高，能達到5000-6000W/Kg，但其能量密度偏低，只能達到3-5Wh/Kg，因 此，為了進一步提高有機超級電容器的能量密度，人們采用了混合型的結(jié)構(gòu)設(shè)計，即正負極 使用不同的活性材料。近年來，有機混合型超級電容器的研究不斷增多，出現(xiàn)了如正極采用 活性炭、負極采用鈦酸鋰和正極采用聚噻吩，負極采用鈦酸鋰等有機超級電容器。但是，這些有機混合型超級電容器由于極片采用傳統(tǒng)涂布方法，極片的壓實密度 都受到限制，因此能量密度與傳統(tǒng)電池相比都不理想，循環(huán)壽命也受到制約。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提高負極片粘結(jié)強度，使其具有更高的壓實密度 和循環(huán)壽命。在保持超級電容器高功率、無污染、高安全性、免維護等特性的前提下，大幅度 提高超級電容器的能量密度和循環(huán)壽命，進一步拓寬超級電容器的應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種長壽命負極片的制備工藝，包括如下步驟
混料，將快速儲鋰碳、粘結(jié)劑混合，加入溶劑；壓制，用輥壓機對混料進行壓制，得到一定厚度的片狀極片；涂覆，將導(dǎo)電劑調(diào)成漿料，涂覆在負極集流體上；附片，將片狀極片壓制附著在涂有一層導(dǎo)電劑的負極集流體上；烘干、碾壓、裁切、真空干燥制備成負極片。其中將片狀極片壓制附著在涂有一層導(dǎo)電劑的負極集流體上，使其密度達到使其 密度達到1. 2 1. 6g/cm3。一種使用上述工藝制備的長壽命負極片的有機混合型超級電容電池，其正極采用 鋰離子嵌入化合物和活性炭材料多孔碳材料的混合物，經(jīng)涂布工藝形成，負極采用層間距 大于等于0. 372nm的快速嵌鋰碳材料，電解液采用有機電解液。其中，負極采用層間距大于等于0.372nm的快速儲鋰碳，其典型代表為硬碳。其中，所述的多孔碳包括活性炭、碳布、碳纖維、碳氈、碳氣凝膠、碳納米管中的一 種或者混合物。其中，所述的鋰離子嵌入化合物包括LiCo02、LiMn204、LiNi02、LiFeP04、 LiNi0.8Co0.202> LiNi^Co^MrvA、LiMn02 中的一種或者混合物。其中，所述的電解液中的溶質(zhì)為LiC104、LiBF4、LiPF6、LiCF3S03、LiN(CF3S02)、 LiB0B、LiAsF6、Et4BF4 中的至少一種或者幾種，與 Me3EtNBF4、Me2Et2NBF4、MeEt3NBF4、Et4NBF4、 Pr4NBF4、MeBu3NBF4、Bu4NBF4、Hex4NBF4、Me4PBF4、Et4PBF4、Pr4PBF4、Bu4PBF4 中的至少一種或者 幾種，進行混合，并且所述的電解液中的非水有機溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、Y _ 丁 內(nèi)酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、亞硫酸乙烯酯、亞硫 酸丙烯酯、乙酸乙酯、乙腈中的一種或幾種。其中，所述的隔膜包括聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、復(fù)合膜、無機陶瓷膜、紙隔 膜、無紡布隔膜。一種制備有機混合型電容電池的方法，包括(1)正極片的制備步驟首先將鋰離子嵌入化合物、活性炭多孔碳材料、導(dǎo)電劑、 粘結(jié)劑等混合，調(diào)成漿料，然后涂布在正極集流體上，經(jīng)烘干、碾壓、裁切、真空干燥制備成 正極片；(2)負極片的制備步驟采用權(quán)利要求1所述的工藝；(3)組裝步驟將制備好的正、負極片經(jīng)疊片或卷繞成電芯，放入鋁塑膜、鋁殼或 鋼殼、塑料殼中，然后進行封口、注入在非水有機溶劑中含有鋰離子和季銨鹽的電解液。其中，所述的導(dǎo)電劑包括天然石墨粉、人造石墨、炭黑、乙炔黑、中間相炭微球、硬 炭、石油焦、碳納米管、石墨烯中、的一種或它們的混合物，并且所述的粘結(jié)劑包括聚四氟乙 烯、聚偏氟乙烯、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素納和丁苯橡膠中的一種或幾種。其中，所述的正極片的集流體包括鋁箔、鋁網(wǎng)，并且所述的負極片的集流體包括銅 箔、銅網(wǎng)。本發(fā)明通過使用非涂布的工藝制備負極極片，將其使用在有機混合超級電容器 中，使得超級電容器具有高能量密度、長循環(huán)壽命的特性，可廣泛應(yīng)用于電動汽車、電動船、 電動工具、太陽能儲能、風(fēng)能儲能等領(lǐng)域。


附圖1是現(xiàn)有技術(shù)中極片的涂布工藝流程示意圖；附圖2是本發(fā)明負極片制備工藝流程示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施例。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中負極片的涂布工藝包括混料、涂覆、滾壓成型等步驟。將 活性材料、導(dǎo)電劑、粘接劑混合后，涂覆在銅箔或銅網(wǎng)上，經(jīng)烘干、碾壓、裁切、真空干燥制備 成負極片。如圖2所示，本發(fā)明負極片的涂布工藝包括首先將硬碳、粘結(jié)劑混合，加入溶劑； 用輥壓機進行壓制，得到一定厚度的片狀極片；將導(dǎo)電劑調(diào)成漿料，然后在負極集流體上涂 一層導(dǎo)電劑；再將極片壓制附著在涂有一層導(dǎo)電劑的負極集流體上；經(jīng)烘干、碾壓、裁切、 真空干燥制備成負極片。將片狀極片壓制附著在涂有一層導(dǎo)電劑的負極集流體上，使其密度達到1.2 1. 6g/cm3?，F(xiàn)有的涂布工藝其密度只可達到0. 9 1. 29g/cm3。一種有機混合型電容電池，由正極、負極、介于兩者之間的隔膜及有機電解液組 成，其正極采用鋰離子嵌入化合物和活性炭材料的混合物，負極為層間距大于等于0. 372nm 的快速嵌鋰碳，電解液采用含有鋰離子和季銨鹽的有機溶劑。負極極片采用先壓片后附著 在集流體上的工藝，具有更高的壓實密度和循環(huán)壽命。本發(fā)明中所述的層間距大于等于0. 372nm的快速嵌鋰碳，典型代表為硬碳，硬碳 是指難石墨化碳，一般具有比容量高(達300-700mAh/g)、倍率性能好的特點，同時鋰離子 在這類材料中的嵌入不會引起結(jié)構(gòu)顯著膨脹，具有很好的充放電循環(huán)性能，它包括包括樹 脂碳和有機聚合物熱解碳，所述樹脂碳包括酚醛樹脂碳、環(huán)氧樹脂碳、聚糠醇樹脂碳、糠醛 樹脂碳，并且所述有機聚合物熱解碳包括苯碳、聚糠醇熱解碳、聚氯乙烯熱解碳、酚醛熱解 碳。本發(fā)明中所述的鋰離子嵌入化合物包括:LiCo02、LiMn204、LiNi02、LiFeP04、 LiNi0.8Co0.202> LiNi1/3Co1/3Mn1/302等。鋰離子在這類材料中嵌入-脫嵌可逆性好、擴散速度 快，伴隨反應(yīng)的體積變化小，這樣它們都具有良好的循環(huán)特性和大電流特性。本發(fā)明中所述的電解液中的溶質(zhì)包括1^(104、1^8 4、1^ 6丄比&503、1^則〔&502)、 LiBOB、LiAsF6、Et4BF4 中的至少一種和 Me3EtNBF4、Me2Et2NBF4、MeEt3NBF4、Et4NBF4、Pr4NBF4、 MeBu3NBF4、Bu4NBF4、Hex4NBF4、Me4PBF4、Et4PBF4、Pr4PBF4、Bu4PBF4 中的至少一種混合；非水有 機溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、丁內(nèi)酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丁烯酯、碳 酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、亞硫酸乙烯酯、亞硫酸丙烯酯、乙酸乙酯、乙腈中的一種或幾種。這 些由鋰鹽組成的有機電解液具有高的離子電導(dǎo)率，能為充放電過程中鋰離子的遷移提供快 速的通道，增加反應(yīng)的速率；同時具有電化學(xué)穩(wěn)定的電位范圍寬(在0-5V之間是穩(wěn)定的)、 熱穩(wěn)定性好、使用溫度范圍寬等特點，使得超級電容器充放電反應(yīng)的穩(wěn)定性大大提高，有利 于電容器循環(huán)壽命的提升。本發(fā)明中所述的隔膜包括聚乙烯聚丙烯三層復(fù)合微孔膜(PE)、聚丙烯微孔 膜(PP)、復(fù)合膜(PP+PE+PP)、無機陶瓷膜、紙隔膜，其厚度一般在10-30i!m，孔徑在0. 03 u m-0. 05 u m,具有良好的吸附電解液的能力和耐高溫特性。本發(fā)明中正極片的集流體采用鋁箔、鋁網(wǎng)，負極片的集流體采用銅箔、銅網(wǎng)。在正 極片的制作中，加入適量的導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑。本發(fā)明中導(dǎo)電劑采用具有高導(dǎo)電性的石墨 粉、炭黑、乙炔黑或它們的混合物。本發(fā)明中的粘結(jié)劑采用聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯 (PVDF)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、羧甲基纖維素納(CMC)和丁苯橡膠(SBR)中的一種或幾 種。本發(fā)明中，正極片的制作步驟為按照一定的質(zhì)量比稱取鋰離子嵌入化合物、活性 炭材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑混合后，攪拌至膏狀，然后涂在集流體上，經(jīng)烘干、碾壓、裁切、真空 干燥制備成正極片。負極片的制作步驟為按照一定的質(zhì)量比稱取硬碳、粘結(jié)劑混合后，攪拌至膏狀， 用輥壓機進行壓制，得到一定厚度的片狀極片，將導(dǎo)電劑用有機溶劑混合，然后在負極集流 體上涂一層導(dǎo)電劑，最后將極片附著在涂有一層導(dǎo)電劑的負極集流體上，經(jīng)烘干、碾壓、裁 切、真空干燥制備成負極片。本發(fā)明根據(jù)實際應(yīng)用情況，可以制作成疊片或卷繞結(jié)構(gòu)的方型超級電容器和圓柱 型超級電容器，并都能保持高功率、高能量的特性，其外殼可以采用鋁塑膜、鋼殼、鋁殼。本發(fā)明具體實施例中使用的主要原材料如下LiNi1/3COl/3Mni/302—河南新鄉(xiāng)華鑫能源材料股份有限公司；型號為SY-A型LiMn204—石家莊百思特電池材料有限公司生產(chǎn)；1^ 沖04_天津斯特蘭能源科技有限公司生產(chǎn)，型號為SLFP-ES01 ；活性炭一日本KURARAY公司生產(chǎn)，型號為YP-17D ；硬碳一深圳貝特瑞公司HC-1產(chǎn)品；石墨粉一TIMCAL公司生產(chǎn)，型號為KS-6 ；導(dǎo)電炭黑一TIMCAL公司生產(chǎn)，型號為Super-P ；三層復(fù)合隔膜(PP/PE/PP) —日本宇部生產(chǎn)；PVDF (聚偏氟乙烯)一法國 Kynar761 ；PTFE(聚四氟乙烯)一美國杜邦公司生產(chǎn)；NMP(1-甲基-2-吡咯烷酮)一上海實驗試劑有限公司實施例1 正極片的制作將總量為500g的LiNi1/3COl/3Mni/302、活性碳、石墨粉、PVDF按質(zhì)量 比為75 15 5 5混合，用NMP調(diào)成漿料，然后涂布在20iim的鋁箔(涂布增重為240g/ m2)上，經(jīng)烘干(110 120°C )、碾壓、裁片(尺寸為37. 5*59. 5mm2)、24h真空干燥(120 130°C )制作成正極片。負極片的制作將總量為500g的硬碳、PVDF按質(zhì)量比為90 10混合，用NMP調(diào) 成漿料，然后涂布16 y m的銅箔上(涂布增重為120g/m2)，經(jīng)烘干(110 120°C )、碾壓 (壓實密度為0. 96g/cm3)、裁片(尺寸為37. 5*59. 5mm2)、24h真空干燥(120 130°C )制 作成負極片。選用聚乙烯聚丙烯三層復(fù)合微孔膜為隔膜，將極片裝入38*61*32的鋁殼層疊 成電芯，松緊比為95%，然后將疊好的電芯的正極極群焊在鋁制極耳上、負極極群焊在銅鍍 鎳制極耳上，并注入lmol/L LiPF6+0. 5mol/L Et4NBF4_EC (碳酸乙烯酯)/DEC (碳酸二乙酯) (1 1)的電解液20g，組裝成方型超級電容電池。電容電池經(jīng)化成(即電容電池性能的激活)后，進行性能測試，測試制度為5A充電至4. 2V，靜置5min，5A放電至2. 5V，電容電池的 比能量為60Wh/Kg，比功率為5000W/Kg，經(jīng)過5A充放循環(huán)20000次后，容量保持率在82%。實施例2正極片的制作將總量為500g的LiNi1/3COl/3Mni/302、活性炭、石墨粉、PVDF按質(zhì)量 比為75 15 5 5混合，用NMP調(diào)成漿料，然后涂布在20iim的鋁箔(涂布增重為240g/ m2)上，經(jīng)烘干(110 120°C )、碾壓、裁片(尺寸為37. 5*59. 5mm2)、24h真空干燥(120 130°C )制作成正極片。負極片的制作將總量為500g的硬碳、PTFE按質(zhì)量比為90 10混合，用去離子 水調(diào)成漿料，攪拌至膏狀，用輥壓機進行壓制，得到一定厚度的片狀極片，壓實密度為1. 35， 將導(dǎo)電劑Super-P調(diào)成漿料，然后在負極集流體上涂一層導(dǎo)電劑，最后將極片附著在涂有 一層導(dǎo)電劑的負極集流體上，經(jīng)烘干、碾壓、裁切(尺寸為37. 5*59. 5mm2)、真空干燥制備成 負極片。選用聚乙烯聚丙烯三層復(fù)合微孔膜為隔膜，將極片裝入38*61*32的鋁殼層疊成 電芯，松緊比為95%，然后將疊好的電芯的正極極群焊在鋁制極耳上、負極極群焊在銅鍍鎳 制極耳上，并注入lmol/L LiPF6+0. 5mol/L Et4NBF4_EC (碳酸乙烯酯)/DEC (碳酸二乙酯) (1 1)的電解液20g，組裝成方型超級電容電池。電容電池經(jīng)化成(即電容電池性能的激 活)后，進行性能測試，測試制度為5A充電至4. 2V，靜置5min，5A放電至2. 5V，電容電池的 比能量為72Wh/Kg，比功率為6000W/Kg，經(jīng)過5A充放循環(huán)20000次后，容量保持率在95%。實施例3正極片的制作將總量為500g的LiMn204、活性碳、石墨粉、PVDF按質(zhì)量比為 75 15 5 5混合，用NMP調(diào)成漿料，然后涂布在20iim的鋁箔(涂布增重為300g/ m2)上，經(jīng)烘干(110 120°C )、碾壓、裁片(尺寸為37. 5*59. 5mm2)、24h真空干燥(120 130°C )制作成正極片。負極片的制作將總量為500g的硬碳、PVDF按質(zhì)量比為90 10混合，用NMP調(diào) 成漿料，然后涂布16 y m的銅箔上(涂布增重為120g/m2)，經(jīng)烘干(110 120°C )、碾壓 (壓實密度為0. 96g/cm3)、裁片(尺寸為37. 5*59. 5mm2)、24h真空干燥(120 130°C )制 作成負極片。選用聚乙烯聚丙烯三層復(fù)合微孔膜為隔膜，將極片裝入38*61*32的鋁殼層 疊成電芯，松緊比為95%，然后將疊好的電芯的正極極群焊在鋁制極耳上、負極極群焊在銅 鍍鎳制極耳上，并注入lmol/L LiPF6+0. 5mol/L Et4NBF4_EC(碳酸乙烯酯)/DEC(碳酸二乙 酯)(1 1)的電解液10g，組裝成方型超級電容電池。電容電池經(jīng)化成(即電容電池性能 的激活)后，進行性能測試，測試制度為5A充電至4. 2V，靜置5min,5A放電至2. 75V，電容 電池的比能量為55Wh/Kg，比功率為5000W/Kg，經(jīng)過5A充放循環(huán)20000次后，容量保持率在 65%。實施例4正極片的制作將總量為500g的LiMn204、活性炭、石墨粉、PVDF按質(zhì)量比為 75 15 5 5混合，用NMP調(diào)成漿料，然后涂布在20iim的鋁箔(涂布增重為300g/ m2)上，經(jīng)烘干(110 120°C )、碾壓、裁片(尺寸為37. 5*59. 5mm2)、24h真空干燥(120 130°C )制作成正極片。負極片的制作將總量為500g的硬碳、PTFE按質(zhì)量比為90 10混合，用去離子 水調(diào)成漿料，攪拌至膏狀，用輥壓機進行壓制，得到一定厚度的片狀極片，壓實密度為1. 35，將導(dǎo)電劑Super-P調(diào)成漿料，然后在負極集流體上涂一層導(dǎo)電劑，最后將極片附著在涂有 一層導(dǎo)電劑的負極集流體上，經(jīng)烘干、碾壓、裁切(尺寸為37. 5*59. 5mm2)、真空干燥制備成 負極片。選用聚乙烯聚丙烯三層復(fù)合微孔膜為隔膜，將極片裝入38*61*32的鋁殼層疊成 電芯，松緊比為95%，然后將疊好的電芯的正極極群焊在鋁制極耳上、負極極群焊在銅鍍鎳 制極耳上，并注入lmol/L LiPF6+0. 5mol/L Et4NBF4_EC (碳酸乙烯酯)/DEC (碳酸二乙酯) (1 1)的電解液10g，組裝成方型超級電容電池。電容電池經(jīng)化成(即電容電池性能的激 活)后，進行性能測試，測試制度為5A充電至4. 2V，靜置5min，5A放電至2. 5V，電容電池的 比能量為66Wh/Kg，比功率為6000W/Kg，經(jīng)過5A充放循環(huán)20000次后，容量保持率在85%。實施例5正極片的制作將總量為500g的LiFeP04、活性碳、石墨粉、PVDF按質(zhì)量比為 75 15 5 5混合，用NMP調(diào)成漿料，然后涂布在20iim的鋁箔(涂布增重為300g/ m2)上，經(jīng)烘干(110 120°C )、碾壓、裁片(尺寸為37. 5*59. 5mm2)、24h真空干燥(120 130°C )制作成正極片。負極片的制作將總量為500g的硬碳、PVDF按質(zhì)量比為90 10混合，用NMP調(diào) 成漿料，然后涂布16 y m的銅箔上(涂布增重為120g/m2)，經(jīng)烘干(110 120°C )、碾壓 (壓實密度為0. 96g/cm3)、裁片(尺寸為37. 5*59. 5mm2)、24h真空干燥(120 130°C )制 作成負極片。選用聚乙烯聚丙烯三層復(fù)合微孔膜為隔膜，將極片裝入38*61*32的鋁殼層疊 成電芯，松緊比為95%，然后將疊好的電芯的正極極群焊在鋁制極耳上、負極極群焊在銅鍍 鎳制極耳上，并注入lmol/L LiPF6+0. 5mol/L Et4NBF4_EC (碳酸乙烯酯)/DEC (碳酸二乙酯) (1 1)的電解液20g，組裝成方型超級電容電池。電容電池經(jīng)化成(即電容電池性能的激 活)后，進行性能測試，測試制度為5A充電至3. 7V，靜置5min，5A放電至2. 3V，電容電池的 比能量為50Wh/Kg，比功率為5000W/Kg，經(jīng)過5A充放循環(huán)20000次后，容量保持率在88%。實施例6正極片的制作將總量為500g的LiFeP04、活性炭、石墨粉、PVDF按質(zhì)量比為 75 15 5 5混合，用NMP調(diào)成漿料，然后涂布在20iim的鋁箔(涂布增重為300g/ m2)上，經(jīng)烘干(110 120°C )、碾壓、裁片(尺寸為37. 5*59. 5mm2)、24h真空干燥(120 130°C )制作成正極片。負極片的制作將總量為500g的硬碳、PTFE按質(zhì)量比為90 10混合，用去離子 水調(diào)成漿料，攪拌至膏狀，用輥壓機進行壓制，得到一定厚度的片狀極片，壓實密度為1. 35， 將導(dǎo)電劑Super-P調(diào)成漿料，然后在負極集流體上涂一層導(dǎo)電劑，最后將極片附著在涂有 一層導(dǎo)電劑的負極集流體上，經(jīng)烘干、碾壓、裁切(尺寸為37. 5*59. 5mm2)、真空干燥制備成 負極片。選用聚乙烯聚丙烯三層復(fù)合微孔膜為隔膜，將極片裝入38*61*32的鋁殼層疊成 電芯，松緊比為95%，然后將疊好的電芯的正極極群焊在鋁制極耳上、負極極群焊在銅鍍鎳 制極耳上，并注入lmol/L LiPF6+0. 5mol/L Et4NBF4_EC (碳酸乙烯酯)/DEC (碳酸二乙酯) (1 1)的電解液10g，組裝成方型超級電容電池。電容電池經(jīng)化成(即電容電池性能的激 活)后，進行性能測試，測試制度為5A充電至3. 7V，靜置5min，5A放電至2. 3V，電容電池的 比能量為60Wh/Kg，比功率為6000W/Kg，經(jīng)過5A充放循環(huán)20000次后，容量保持率在96%。本說明書中所述的只是本發(fā)明的幾種較佳具體實施例，以上實施例僅用以說明本 發(fā)明的技術(shù)方案而非對本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種長壽命負極片的制備工藝，其特征在于包括如下步驟混料，將快速儲鋰碳、粘結(jié)劑混合，加入溶劑；壓制，用輥壓機對混料進行壓制，得到一定厚度的片狀極片；涂覆，將導(dǎo)電劑調(diào)成漿料，涂覆在負極集流體上；附片，將片狀極片壓制附著在涂有一層導(dǎo)電劑的負極集流體上；烘干、碾壓、裁切、真空干燥制備成負極片。
2.如權(quán)利要求1所述制備工藝，其特征在于將片狀極片壓制附著在涂有一層導(dǎo)電劑的 負極集流體上，使其密度達到1. 2 1. 6g/cm3。
3.使用如權(quán)利要求1所述的長壽命負極片的有機混合型超級電容電池，其特征在于正 極采用鋰離子嵌入化合物和活性炭材料多孔碳材料的混合物，經(jīng)涂布工 藝形成，負極采用 層間距大于等于0. 372nm的快速嵌鋰碳材料，電解液采用有機電解液。
4.如權(quán)利要求3所述的有機混合型電容電池，其特征在于負極采用層間距大于等于 0. 372nm的快速嵌鋰碳材料，其典型代表如硬碳。
5.如權(quán)利要求3所述的有機混合型電容電池，其特征在于所述的多孔碳包括活性炭、 碳布、碳纖維、碳氈、碳氣凝膠、碳納米管中的一種或者混合物。
6.如權(quán)利要求3所述的有機混合型電容電池，其特征在于所述的鋰離子嵌入化合物包 括LiCo02、LiMn204、LiNi02、LiFeP04、LiNi。8Co。202、LiNi1/3Co1/3Mn1/302, LiMn02 中的一種或 者混合物。
7.如權(quán)利要求3所述的有機混合型電容電池，其特征在于所述的電解液中的溶質(zhì)為 LiC104、LiBF4、LiPF6、LiCF3S03、LiN (CF3S02)、LiBOB、LiAsF6、Et4BF4 中的至少一種或者幾種， 與 Me3EtNBF4、Me2Et2NBF4、MeEt3NBF4、Et4NBF4、Pr4NBF4、MeBu3NBF4、Bu4NBF4、Hex4NBF4、Me4PBF4、 Et4PBF4、Pr4PBF4、Bu4PBF4中的至少一種或者幾種，進行混合，并且所述的電解液中的非水有 機溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、丁內(nèi)酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丁烯酯、碳 酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、亞硫酸乙烯酯、亞硫酸丙烯酯、乙酸乙酯、乙腈中的一種或幾種。
8.如權(quán)利要求3所述的有機混合型電容電池，其特征在于所述的隔膜包括聚乙烯微孔 膜、聚丙烯微孔膜、復(fù)合膜、無機陶瓷膜、紙隔膜、無紡布隔膜。
9.一種制備如權(quán)利要求3-8之一所述的有機混合型超級電容電池的方法，包括(1)正極片的制備步驟首先將鋰離子嵌入化合物、活性炭多孔碳材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié) 劑等混合，調(diào)成漿料，然后涂布在正極集流體上，經(jīng)烘干、碾壓、裁切、真空干燥制備成正極 片；(2)負極片的制備步驟采用權(quán)利要求1所述的工藝；(3)組裝步驟將制備好的正、負極片經(jīng)疊片或卷繞成電芯，放入鋁塑膜、鋁殼或鋼殼、 塑料殼中，然后進行封口、注入在非水有機溶劑中含有鋰離子和季銨鹽的電解液。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述的導(dǎo)電劑包括天然石墨粉、人造石墨、 炭黑、乙炔黑、中間相炭微球、硬炭、石油焦、碳納米管、石墨烯中、的一種或它們的混合物， 并且所述的粘結(jié)劑包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素納和丁 苯橡膠中的一種或幾種。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述的正極片的集流體包括鋁箔、鋁網(wǎng)，并 且所述的負極片的集流體包括銅箔、銅網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明一種長壽命負極片的制備工藝及使用該負極片的有機混合型超級電容電池，該負極的制備工藝包括如下步驟混料，將快速儲鋰碳、粘結(jié)劑混合，加入溶劑；壓制，用輥壓機對混料進行壓制，得到一定厚度的片狀極片；涂覆，將導(dǎo)電劑調(diào)成漿料，涂覆在負極集流體上；附片，將片狀極片壓制附著在涂有一層導(dǎo)電劑的負極集流體上；烘干、碾壓、裁切、真空干燥制備成負極片。本發(fā)明采用先壓片后附著在集流體上的工藝，使負極片具有更高的壓實密度和循環(huán)壽命。本發(fā)明制備的有機混合型超級電容電池具有高能量密度(能達到45-80Wh/Kg)、高功率密度(＞4500W/Kg)的特性，可廣泛應(yīng)用于電動汽車、電動工具、太陽能儲能、風(fēng)能儲能、便攜式家電等領(lǐng)域。
文檔編號H01G9/04GK101847513SQ20101011461
公開日2010年9月29日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者華黎, 吳明霞, 安仲勛, 曹小衛(wèi), 楊恩東, 梁全順 申請人:上海奧威科技開發(fā)有限公司