一種長(zhǎng)壽命鋰離子電容器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種鋰離子電容器，包括正極、負(fù)極、隔膜復(fù)合層和電解液，其特征在于：所述負(fù)極為金屬鋰或鋰合金；所述正極為炭材料，可吸附鋰離子；所述隔膜復(fù)合層包括一層或多層隔膜與多孔塑料的組合層，所述多孔塑料放置于隔膜和負(fù)極片之間。本發(fā)明還提出了制備該鋰離子電容器的方法。本發(fā)明提出的鋰離子電容器可以循環(huán)充放電，工作電壓高，能達(dá)到4.3V，循環(huán)壽命可達(dá)5-10萬次，而比能量遠(yuǎn)高于一般電化學(xué)電容器，可達(dá)到40-60Wh/kg.，具有很大的實(shí)用價(jià)值。
【專利說明】一種長(zhǎng)壽命鋰離子電容器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)電源【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種具有長(zhǎng)循環(huán)壽命的鋰離子電容器。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰電池是一類由鋰金屬(Li)或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。最早出現(xiàn)的鋰電池來自于偉大的發(fā)明家愛迪生，使用以下反應(yīng):Li+Mn02=LiMn02。在自然界中，鋰是最輕的金屬元素，在周期表中位于第一主族(堿金屬族)的最上方。相對(duì)氫電極而言其標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-3.045伏。理論上鋰的比能量高達(dá)12000瓦時(shí)/公斤。因而，當(dāng)它與適當(dāng)?shù)恼龢O材料構(gòu)成電池時(shí)，有可能獲得很高的比能量。
[0003]但是，目前鋰電池大多都為一次電池，這是由于在放電的過程中鋰片會(huì)溶解成鋰離子，充電過程中鋰離子又會(huì)還原成金屬鋰，在這個(gè)還原的過程中由于熱力學(xué)的原因會(huì)導(dǎo)致鋰在還原的過程中產(chǎn)生枝晶狀的鋰，在摻有高比例鋰的碳材料負(fù)極中也會(huì)發(fā)生產(chǎn)生枝晶的問題。這個(gè)鋰枝晶隨著反應(yīng)的循環(huán)會(huì)繼續(xù)生長(zhǎng)，如果允許其生長(zhǎng)，鋰枝晶會(huì)延伸至電池的正極，導(dǎo)致內(nèi)部短路。一旦發(fā)生內(nèi)部短路，則瞬時(shí)有大電流通過該枝晶，導(dǎo)致溫度上升并且壓力增加，從而引起火災(zāi)。
[0004]正因?yàn)槿绱?，近年來，鋰離子電池得到了很大的發(fā)展，這種電池負(fù)極一般使用石墨等炭素材料，正極使用鈷酸鋰、錳酸鋰等含鋰金屬氧化物。這種電池組裝以后，充電時(shí)正極向負(fù)極提供鋰離子，而在放電時(shí)負(fù)極的鋰離子又返回正極，因此被稱為“搖椅式電池”。與使用金屬鋰的鋰電池相比，這種電池具有高安全性和高循環(huán)壽命的特點(diǎn)。但是鋰離子電池的能量密度和儲(chǔ)存壽命則遠(yuǎn)不如鋰電池。
[0005]因此有必要在傳統(tǒng)鋰電池的基礎(chǔ)上，改善它的循環(huán)壽命。這就必然需要解決鋰枝晶的難題，采用各種方法防止這種內(nèi)部短路。阻止內(nèi)部短路可延長(zhǎng)電池壽命并保持高的充放電效率。大部分研究人員都在研究如何抑制鋰枝晶的產(chǎn)生，卻很少有文獻(xiàn)報(bào)道如何延緩鋰枝晶對(duì)電池循環(huán)壽命的影響。
[0006]例如，CN00104319.6提出了一種聚合物電解質(zhì)，可抑制鋰電池中鋰枝晶的生長(zhǎng)，但相較于傳統(tǒng)鋰電池電解液，其導(dǎo)電率以及低溫性能還存在一定差距。JP-A-60-167280公開了一種可充電的電化學(xué)裝置，它使用鋰與其它金屬的合金來抑制鋰枝晶的形成。另外，還有研究人員使用離子導(dǎo)電的無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)、聚合物電解質(zhì)或固態(tài)聚合物電解質(zhì)等來抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)。例如，Oyama等報(bào)道了濃度為5%或更高的基于非水溶劑的聚丙烯腈(PAN)凝膠電解質(zhì)，能防止鋰表面形成枝晶((新能源和工業(yè)技術(shù)發(fā)展組織(NEDO) 1996年研究報(bào)告(1996 年 3 月))。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是公開一種長(zhǎng)壽命鋰離子電容器，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。
[0008]本發(fā)明提出一種鋰離子電容器，包括正極、負(fù)極、隔膜復(fù)合層和電解液，其特征在于:所述負(fù)極為金屬鋰或鋰合金；所述正極為炭材料，可吸附鋰離子；所述隔膜復(fù)合層包括一層或多層隔膜與多孔塑料的組合層，所述多孔塑料放置于隔膜和負(fù)極片之間。
[0009]本發(fā)明提出又一種鋰離子電容器，包括正極、負(fù)極、隔膜復(fù)合層和電解液，其特征在于:所述負(fù)極為金屬鋰或鋰合金；所述正極為炭材料，可吸附鋰離子；所述隔膜復(fù)合層包括一層或多層隔膜與多孔泡沫鎳的組合層，所述多孔泡沫鎳放置于兩層隔膜之間。
[0010]其中，所述正極炭材料包括活性炭、碳纖維、碳納米管或石墨烯等能吸附鋰離子的炭材料。
[0011]其中，所述電解液由溶質(zhì)、溶劑和添加劑組成，溶質(zhì)為六氟磷酸鋰(LiPF6)或者四氟硼酸鋰(LiBF4),溶劑為環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯兩類酯組成，添加劑有高溫穩(wěn)定劑和高壓過充保護(hù)劑等。所述環(huán)狀碳酸酯包括丙烯碳酸酯(PC)，乙烯碳酸酯(EC)中的一種或幾種；所述鏈狀碳酸酯包括二甲基碳酸酯(DMC)，二乙基碳酸酯(DEC)，乙基甲基碳酸酯(EMC)，碳酸甲乙酯(MPC)中的一種或幾種。所述高溫保護(hù)劑選自雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、二甲基乙酰胺(DMAC)中的一種或幾種；所述高壓過充保護(hù)劑選自聯(lián)苯(BP)、環(huán)已基苯(CHB)、焦炭酸酯、萘、環(huán)已烷、環(huán)已烯、苯、甲苯、苯基金剛烷、金剛烷、1，3，5_三氰基苯、咪唑鈉、噻蒽、蒽或丁基二茂鐵等中的一種或幾種。
[0012]其中，所述隔膜包括聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、復(fù)合膜、無機(jī)陶瓷膜、紙隔膜。
[0013]本發(fā)明還提出一種制備上述鋰離子電容器的方法，其特征在于包括如下步驟:
1)正極片的制作:將炭材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合，調(diào)成漿料，然后涂布在集流體上，經(jīng)烘干、碾壓、裁片、真空干燥制作成極片；
2)負(fù)極片的制作:將鋰片或含鋰合金裁切成長(zhǎng)寬都不小于正極片的尺寸；
3)鋰離子電容器單體的制備:將多孔塑料插入多層隔膜之間，制成隔膜復(fù)合層；再將隔膜復(fù)合層放置于正極片和負(fù)極片之間，多孔塑料位于隔膜和負(fù)極片之間；注入電解液，組裝成鋰離子電容器。
[0014]本發(fā)明還提出又一種制備如上述鋰離子電容器的方法，其特征在于包括如下步驟:
1)正極片的制作:將炭材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合，調(diào)成漿料，然后涂布在集流體上，經(jīng)烘干、碾壓、裁片、真空干燥制作成極片；
2)負(fù)極片的制作:將鋰片或含鋰合金裁切成長(zhǎng)寬都不小于正極片的尺寸；
3)鋰離子電容器單體的制備:將多孔泡沫鎳插入兩層或多層隔膜之間，制成隔膜復(fù)合層；再將隔膜復(fù)合層放置于正極片和負(fù)極片之間，隔膜放置于多孔泡沫鎳和負(fù)極之間；注入電解液，組裝成鋰離子電容器。
[0015]本發(fā)明提出的鋰離子電容器，負(fù)極采用能量高、電位低的鋰片或鋰合金，比能量高；正極用炭材料，可反復(fù)脫嵌鋰離子，循環(huán)壽命高。隔膜復(fù)合層采用一層或多層隔膜復(fù)合廉價(jià)易得的多孔泡沫鎳或多孔塑料，不僅可以使鋰離子自由通過，但同時(shí)又可以隔絕鋰枝晶和隔膜，起到緩沖和隔離的作用，使鋰枝晶無法刺穿隔膜。這種鋰離子電容器可以循環(huán)充放電，工作電壓高，能達(dá)到4.3V，循環(huán)壽命可達(dá)5-10萬次，而比能量遠(yuǎn)高于一般電化學(xué)電容器，可達(dá)到40-60 ffh/kg.，具有很大的實(shí)用價(jià)值。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。[0017]實(shí)施例1
正極片的制作:將活性碳、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90:5:5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在陰極箔上，面容量為4Ah/m2，經(jīng)烘干(80°C )、碾壓、裁片、24h真空干燥(120~130°C )制作成極片。
[0018]負(fù)極片的制作:在干燥房(露點(diǎn)溫度≤_38°C)內(nèi)將鋰片用輥壓機(jī)輥壓至8um，裁切成長(zhǎng)寬都不小于正極片的尺寸。
[0019]選用聚乙烯微孔膜為隔膜，將泡沫鎳用輥壓機(jī)輥壓至200um厚度，裁切成和鋰片一樣的尺寸，插入兩層聚乙烯微孔膜之間，形成隔膜復(fù)合層，然后將正極片、負(fù)極片和隔膜復(fù)合層組裝成電容器，注入lmol/L LiPF6的電解液，其中溶劑為EC和DMC，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為50份，高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護(hù)劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成鋰離子電容器，然后對(duì)它進(jìn)行性能測(cè)試。
[0020]實(shí)施例2
正極片的制作:將活性碳、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90:5:5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在陰極箔上，面容量為4Ah/m2，經(jīng)烘干(80°C )、碾壓、裁片、24h真空干燥(120~130°C )制作成極片。
[0021]負(fù)極片的制作:在干燥房(露點(diǎn)溫度≤_38°C)內(nèi)將鋰片用輥壓機(jī)輥壓至8um，裁切成長(zhǎng)寬都不小于正極片的尺寸。
[0022]選用紙隔膜為隔膜，將泡沫鎳用輥壓機(jī)輥壓至200um厚度，裁切成和鋰片一樣的尺寸，插入兩層紙隔膜之間，形成隔膜復(fù)合層，然后將正極片、負(fù)極片和隔膜復(fù)合層組裝成電容器，然后注入lmol/L L iBF4的電解液，其中溶劑為EC和DEC，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為50份，高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰 (LiBOB)、高壓過充保護(hù)劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成鋰離子電容器，然后對(duì)它進(jìn)行性能測(cè)試。
[0023]實(shí)施例3
正極片的制作:將活性碳、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90:5:5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在陰極箔上，面容量為4Ah/m2，經(jīng)烘干(80°C )、碾壓、裁片、24h真空干燥(120~130°C )制作成極片。
[0024]負(fù)極片的制作:在干燥房(露點(diǎn)溫度 ≤-380C )內(nèi)將鋰片用輥壓機(jī)輥壓至8um，裁切成長(zhǎng)寬都不小于正極片的尺寸。
[0025]選用聚乙烯隔膜為隔膜，將多孔塑料裁切成和鋰片一樣的尺寸，插入隔膜之間，形成隔膜復(fù)合層；將隔膜復(fù)合層插入正極和負(fù)極之間，多孔塑料位于負(fù)極和隔膜之間；然后注入lmol/L LiPF6的電解液，其中溶劑為EC和DEC，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為50份，高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護(hù)劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成鋰離子電容器，然后對(duì)它進(jìn)行性能測(cè)試。
[0026]實(shí)施例4
正極片的制作:將活性碳、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90:5:5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在陰極箔上，面容量為4Ah/m2，經(jīng)烘干(80°C )、碾壓、裁片、24h真空干燥(120~130°C )制作成極片。
[0027]負(fù)極片的制作:在干燥房(露點(diǎn)溫度≤-380C )內(nèi)將鋰片用輥壓機(jī)輥壓至8um，裁切成長(zhǎng)寬都不小于正極片的尺寸。[0028]選用紙隔膜為隔膜，將多孔塑料裁切成和鋰片一樣的尺寸，放置于鋰片和紙隔膜之間，裝入正極片，然后注入lmol/L LiPF6的電解液，其中溶劑為EC和DEC，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為50份，高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護(hù)劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成鋰離子電容器，然后對(duì)它進(jìn)行性能測(cè)試。
[0029]實(shí)施例5
正極片的制作:將活性碳、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90:5:5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在陰極箔上，面容量為4Ah/m2，經(jīng)烘干(80°C )、碾壓、裁片、24h真空干燥(120~130°C )制作成極片。
[0030]負(fù)極片的制作:在干燥房(露點(diǎn)溫度≤-380C )內(nèi)將鋰片用輥壓機(jī)輥壓至8um，裁切成長(zhǎng)寬都不小于正極片的尺寸。
[0031]選用紙隔膜為隔膜，將多孔塑料裁切成和鋰片一樣的尺寸，放置于鋰片和紙隔膜之間，裝入正極片，然后注入lmol/L LiBF4的電解液，其中溶劑為PC和MPC，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為50份，高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護(hù)劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成鋰離子電容器，然后對(duì)它進(jìn)行性能測(cè)試。
[0032]實(shí)施例6
正極片的制作:將碳納米管、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照93:2:5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在陰極箔上，面容量為4Ah/m2，經(jīng)烘干(80°C )、碾壓、裁片、24h真空干燥(120~130°C )制作成極片。
[0033]負(fù)極片的制作 :在干燥房(露點(diǎn)溫度≤-380C )內(nèi)將鋰片用輥壓機(jī)輥壓至8um，裁切成長(zhǎng)寬都不小于正極片的尺寸。
[0034]選用紙隔膜為隔膜，將多孔塑料裁切成和鋰片一樣的尺寸，放置于鋰片和紙隔膜之間，裝入正極片，然后注入lmol/L LiPF6的電解液，其中溶劑為EC和DEC，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為50份，高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護(hù)劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成鋰離子電容器，然后對(duì)它進(jìn)行性能測(cè)試。
[0035]實(shí)施例7
正極片的制作:將石墨烯、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照94:1:5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在陰極箔上，面容量為4Ah/m2，經(jīng)烘干(80°C )、碾壓、裁片、24h真空干燥(120~130°C )制作成極片。
[0036]負(fù)極片的制作:在干燥房(露點(diǎn)溫度≤-380C )內(nèi)將鋰片用輥壓機(jī)輥壓至8um，裁切成長(zhǎng)寬都不小于正極片的尺寸。
[0037]選用紙隔膜為隔膜，將多孔塑料裁切成和鋰片一樣的尺寸，放置于鋰片和紙隔膜之間，裝入正極片，然后注入lmol/L LiPF6的電解液，其中溶劑為EC和DEC，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為50份，高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護(hù)劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成鋰離子電容器，然后對(duì)它進(jìn)行性能測(cè)試。
[0038]實(shí)施例8
正極片的制作:將活性碳、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90:5:5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在陰極箔上，面容量為4Ah/m2，經(jīng)烘干(80°C )、碾壓、裁片、24h真空干燥(120~130°C )制作成極片。
[0039]負(fù)極片的制作:在干燥房(露點(diǎn)溫度≤-38°C)內(nèi)將鋰片用輥壓機(jī)輥壓至16um，裁切成長(zhǎng)寬都不小于正極片的尺寸。
[0040]選用紙隔膜為隔膜，將泡沫鎳用輥壓機(jī)輥壓至200um厚度，裁切成和鋰片一樣的尺寸，插入兩層紙隔膜之間，形成隔膜復(fù)合層，然后將正極片、負(fù)極片和隔膜復(fù)合層組裝成電容器，然后注入lmol/L LiBF4的電解液，其中溶劑為EC和DEC，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為50份，高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護(hù)劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成鋰離子電容器，然后對(duì)它進(jìn)行性能測(cè)試。
[0041]實(shí)施例9
正極片的制作:將活性碳、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90:5:5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在陰極箔上，面容量為4Ah/m2，經(jīng)烘干(80°C )、碾壓、裁片、24h真空干燥(120~130°C )制作成極片。[0042]負(fù)極片的制作:在干燥房(露點(diǎn)溫度≤-38°C)內(nèi)將鋰片用輥壓機(jī)輥壓至20um，裁切成長(zhǎng)寬都不小于正極片的尺寸。
[0043]選用紙隔膜為隔膜，將泡沫鎳用輥壓機(jī)輥壓至200um厚度，裁切成和鋰片一樣的尺寸，插入兩層紙隔膜之間，形成隔膜復(fù)合層，然后將正極片、負(fù)極片和隔膜復(fù)合層組裝成電容器，然后注入lmol/L LiBF4的電解液，其中溶劑為EC和DEC，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為50份，高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護(hù)劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成鋰離子電容器，然后對(duì)它進(jìn)行性能測(cè)試。
[0044]實(shí)施例10
正極片的制作:將活性碳、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90:5:5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在陰極箔上，面容量為4Ah/m2，經(jīng)烘干(80°C )、碾壓、裁片、24h真空干燥(120~130°C )制作成極片。
[0045]負(fù)極片的制作:在干燥房(露點(diǎn)溫度≤-380C )內(nèi)將鋰片用輥壓機(jī)輥壓至lOOum，裁切成長(zhǎng)寬都不小于正極片的尺寸。
[0046]選用紙隔膜為隔膜，將泡沫鎳用輥壓機(jī)輥壓至200um厚度，裁切成和鋰片一樣的尺寸，插入兩層紙隔膜之間，形成隔膜復(fù)合層，然后將正極片、負(fù)極片和隔膜復(fù)合層組裝成電容器，然后注入lmol/L LiBF4的電解液，其中溶劑為EC和DEC，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為50份，高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護(hù)劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成鋰離子電容器，然后對(duì)它進(jìn)行性能測(cè)試。
[0047]實(shí)施例U
正極片的制作:將活性碳、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90:5:5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在陰極箔上，面容量為4Ah/m2，經(jīng)烘干(80°C )、碾壓、裁片、24h真空干燥(120~130°C )制作成極片。
[0048]負(fù)極片的制作:在干燥房(露點(diǎn)溫度≤-380C )內(nèi)將鋰片用輥壓機(jī)輥壓至200um，裁切成長(zhǎng)寬都不小于正極片的尺寸。
[0049]選用紙隔膜為隔膜，將泡沫鎳用輥壓機(jī)輥壓至200um厚度，裁切成和鋰片一樣的尺寸，插入兩層紙隔膜之間，形成隔膜復(fù)合層，然后將正極片、負(fù)極片和隔膜復(fù)合層組裝成電容器，然后注入lmol/L LiBF4的電解液，其中溶劑為EC和DEC，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為50份，高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護(hù)劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成鋰離子電容器，然后對(duì)它進(jìn)行性能測(cè)試。[0050]實(shí)施例12
正極片的制作:將活性碳、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90:5:5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在陰極箔上，面容量為4Ah/m2，經(jīng)烘干(80°C )、碾壓、裁片、24h真空干燥(120~130°C )制作成極片。
[0051]負(fù)極片的制作:在干燥房(露點(diǎn)溫度≤-380C )內(nèi)將鋰片用輥壓機(jī)輥壓至500um，裁切成長(zhǎng)寬都不小于正極片的尺寸。
[0052]選用紙隔膜為隔膜，將泡沫鎳用輥壓機(jī)輥壓至200um厚度，裁切成和鋰片一樣的尺寸，插入兩層紙隔膜之間，形成隔膜復(fù)合層，然后將正極片、負(fù)極片和隔膜復(fù)合層組裝成電容器，然后注入lmol/L LiBF4的電解液，其中溶劑為EC和DEC，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為50份，高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護(hù)劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成鋰離子電容器，然后對(duì)它進(jìn)行性能測(cè)試。
[0053]實(shí)施例13
正極片的制作:將活性碳、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90:5:5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在陰極箔上，面容量為4Ah/m2，經(jīng)烘干(80°C )、碾壓、裁片、24h真空干燥(120~130°C )制作成極片。
[0054]負(fù)極片的制作:在干燥房(露點(diǎn)溫度≤-38°C)內(nèi)將鋰片用輥壓機(jī)輥壓至20um，裁切成長(zhǎng)寬都不小于正極片的尺寸。
[0055]選用紙隔膜為隔膜，將泡沫鎳用輥壓機(jī)輥壓至200um厚度，裁切成和鋰片一樣的尺寸，插入兩層紙隔膜之間，形成隔膜復(fù)合層，然后將正極片、負(fù)極片和隔膜復(fù)合層組裝成電容器，然后注入lmol/L LiPF6的電解液，其中溶劑為EC、EMC和DEC，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為33.3份，高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護(hù)劑為聯(lián)苯(BP)和環(huán)已基苯(CHB)，組裝成鋰離子電容器，然后對(duì)它進(jìn)行性能測(cè)試。
[0056]根據(jù)本發(fā)明制作的鋰電池的性能測(cè)試制度如下:
能量密度:常溫下(25-30°C)，IOC充電至4.3V,恒壓lmin，IOC放電至2.5V，循環(huán)三圈，計(jì)算每一圈的能量密度，取平均值。
[0057]循環(huán)壽命:常溫下(25_30°C)，2.5V-4.3V，IOC充放，每循環(huán)5000圈就統(tǒng)計(jì)一下放電容量保有率，共循環(huán)100000圈。
[0058]根據(jù)本發(fā)明制備得到的鋰電池測(cè)得的電化學(xué)性能如表1所示。
[0059]表1本發(fā)明制作的鋰離子電容器的性能測(cè)試
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電容器，包括正極、負(fù)極、隔膜復(fù)合層和電解液，其特征在于:所述負(fù)極為金屬鋰或鋰合金；所述正極為炭材料，可吸附鋰離子；所述隔膜復(fù)合層包括一層或多層隔膜與多孔塑料的組合層，所述多孔塑料放置于隔膜和負(fù)極片之間。
2.一種鋰離子電容器，包括正極、負(fù)極、隔膜復(fù)合層和電解液，其特征在于:所述負(fù)極為金屬鋰或鋰合金；所述正極為炭材料，可吸附鋰離子；所述隔膜復(fù)合層包括一層或多層隔膜與多孔泡沫鎳的組合層，所述多孔泡沫鎳放置于兩層隔膜之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰離子電容器，其特征在于，所述正極炭材料包括活性炭、碳纖維、碳納米管或石墨烯等能吸附鋰離子的炭材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰離子電容器，其特征在于，所述電解液由溶質(zhì)、溶劑和添加劑組成，溶質(zhì)為六氟磷酸鋰(LiPF6)或者四氟硼酸鋰(LiBF4),溶劑為環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯兩類酯組成，添加劑有高溫穩(wěn)定劑和高壓過充保護(hù)劑等。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電容器，其特征在于，所述環(huán)狀碳酸酯包括丙烯碳酸酯(PC)，乙烯碳酸酯(EC)中的一種或幾種；所述鏈狀碳酸酯包括二甲基碳酸酯(DMC)，二乙基碳酸酯(DEC)，乙基甲基碳酸酯(EMC)，碳酸甲乙酯(MPC)中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電容器，其特征在于，所述高溫保護(hù)劑選自雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、二甲基乙酰胺(DMAC)中的一種或幾種；所述高壓過充保護(hù)劑選自聯(lián)苯(BP)、環(huán)已基苯(CHB)、焦炭酸酯、萘、環(huán)已烷、環(huán)已烯、苯、甲苯、苯基金剛烷、金剛烷、1，3，5_三氰基苯、咪唑鈉、噻蒽、蒽或丁基二茂鐵等中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰離子電容器，其特征在于，所述隔膜包括聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、復(fù)合膜、無機(jī)陶瓷膜、紙隔膜。
8.一種制備如權(quán)利要求1-7之一所述的鋰離子電容器的方法，其特征在于包括如下步驟: 1)正極片的制作:將炭材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合，調(diào)成漿料，然后涂布在集流體上，經(jīng)烘干、碾壓、裁片、真空干燥制作成極片； 2)負(fù)極片的制作:將鋰片或含鋰合金裁切成長(zhǎng)寬都不小于正極片的尺寸； 3)鋰離子電容器單體的制備:將多孔塑料插入多層隔膜之間，制成隔膜復(fù)合層；再將隔膜復(fù)合層放置于正極片和負(fù)極片之間，多孔塑料位于隔膜和負(fù)極片之間；注入電解液，組裝成鋰離子電容器。
9.一種制備如權(quán)利要求1-7之一所述的鋰離子電容器的方法，其特征在于包括如下步驟: 1)正極片的制作:將炭材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合，調(diào)成漿料，然后涂布在集流體上，經(jīng)烘干、碾壓、裁片、真空干燥制作成極片； 2)負(fù)極片的制作:將鋰片或含鋰合金裁切成長(zhǎng)寬都不小于正極片的尺寸； 3)鋰離子電容器單體的制備:將多孔泡沫鎳插入兩層或多層隔膜之間，制成隔膜復(fù)合層；再將隔膜復(fù)合層放置于正極片和負(fù)極片之間，隔膜放置于多孔泡沫鎳和負(fù)極之間；注入電解液，組裝成鋰離子電容器。
【文檔編號(hào)】H01G11/32GK103887074SQ201410104011
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】吳明霞, 安仲勛, 黃廷立, 顏亮亮, 曹小衛(wèi) 申請(qǐng)人:上海奧威科技開發(fā)有限公司