專利名稱：一種鋰離子電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學電源領(lǐng)域，特別地涉及一種具有高能量密度和長循環(huán)壽命的鋰離子電容器。
背景技術(shù)：
近年來，鋰離子二次電池得到了很大的發(fā)展，這種電池負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，充電時正極向負極提供鋰離子，而在放電時負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。但是，由于負極材料在脫嵌鋰的過程中容易發(fā)生結(jié)構(gòu)的變形，因此，鋰離子二次電池的循環(huán)壽命仍然受到制約。 因此近年來，把鋰離子二次電池和雙電層電容器結(jié)合在一起的體系研究成為新的熱點。鋰離子電容器一般負極材料選用石墨、硬炭等炭素材料，正極材料選用雙電層特性的活性炭材料，通過對負極材料進行鋰離子的預(yù)摻雜，使負極電位大幅度下降，從而提高
能量密度。專利CN200580001492. 8中公開了一種鋰離子電容器，這種鋰離子電容器使用的正極集流體和負極集流體均具有貫穿正反面的孔，分別由正極活性物質(zhì)和負極活性物質(zhì)形成電極層，通過對負極進行電化學接觸，預(yù)先把鋰離子承載在負極中。專利CN200780024069. 6中公開了一種電化學電容器用負極的預(yù)處理方法，通過氣相法或液相法在基板上形成鋰層，然后將該鋰層轉(zhuǎn)印到負極的電極層。這些預(yù)摻雜的方法涉及到的工藝比較復(fù)雜，且對原材料需要進行特殊處理，給制造過程帶來一定難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種鋰離子電容器，包括正極、負極、隔膜和電解液，其特征在于所述正極和負極由活性物質(zhì)和無孔集流體組成，所述正極的活性物質(zhì)為活性炭材料和金屬鋰片，負極的活性物質(zhì)為硬炭。較優(yōu)地,所述負極活性物質(zhì)的容量與正極活性物質(zhì)活性炭的容量的比例為5 :1
10:1。較優(yōu)地，所述金屬鋰片活性物質(zhì)的容量是負極硬炭活性物質(zhì)的容量的10%_80%。較優(yōu)地，所述正極無孔集流體為陰極箔，負極無孔集流體為銅箔。較優(yōu)地，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)，溶劑為環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯兩類酯組成，添加劑有成膜穩(wěn)定劑、高溫穩(wěn)定劑和高壓過充保護劑等。其中，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)等一種或幾種。
其中，所述成膜穩(wěn)定劑選自碳酸亞乙烯酯(VC)、乙酸乙烯酯(VA)、烯丙基乙基碳酸酯(AEC)、乙烯基碳酸乙烯酯(VEC)、二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)、亞硫酸乙烯酯(ES )、1，2_三氟乙酸基乙烷(BTE)、二硫化碳(CS2)或碳酸鋰(Li2CO3)中的一種或幾種。其中，所述高溫保護劑選自雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、二甲基乙酰胺(DMAC)中的一種或幾種。其中，所述高壓過充保護劑選自聯(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。其中，所述隔膜包括聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、復(fù)合膜、無機陶瓷膜、紙隔膜。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
O正極片的制作將活性炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合，調(diào)成漿料，然后涂布在無孔集流體上，經(jīng)烘干、碾壓、裁片、真空干燥制作成極片；將鋰片輥壓、裁成與活性炭極片一樣的尺寸，壓制在活性炭極片表面；
2)負極片的制作將硬炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合調(diào)成漿料，涂布在無孔集流體上，經(jīng)烘干、碾壓、裁片、真空干燥制作成負極片；
3)放入隔膜，注入電解液，組裝成電容器；
4)用電流對電容器進行充電，使得負極的荷電狀態(tài)(SOC)為80%。本發(fā)明提出的電容器，正負極均采用無孔集流體，正極活性物質(zhì)為活性炭和鋰片，負極活性物質(zhì)為硬炭，用電化 學的預(yù)摻雜方法使得硬炭的初始荷電狀態(tài)達到10%-80%，制備過程簡單，集流體不需要經(jīng)過特殊處理，容易獲得。最終得到的電容器的工作電壓可達到3. 8V，比能量可達到20Wh/kg，循環(huán)壽命可達到10萬次。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。實施例1
正極片的制作將活性炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 5 5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在無孔陰極箔上，面容量為4Ah/m2，經(jīng)烘干(80°C)、碾壓、裁片、24h真空干燥(120 1300C )制作成極片；在干燥房(露點溫度彡-380C )內(nèi)將鋰片用輥壓機輥壓至8um，裁成與活性炭極片一樣的尺寸，壓制在活性炭極片表面。負極片的制作將硬炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 4 6的比例混合調(diào)成漿料，然后涂布在無孔銅箔上，面容量為20Ah/m2，經(jīng)烘干(120°C)、碾壓、裁片、24h真空干燥(120 130°C)制作成負極片。選用聚乙烯微孔膜為隔膜，然后注入lmol/L LiPF6的電解液，其中溶劑為EC和DMC，質(zhì)量分數(shù)均為50份，添加劑為成膜穩(wěn)定劑碳酸亞乙烯酯(VC)、高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成電容器。以20mA的電流對單體進行充電，使得負極的荷電狀態(tài)(SOC)為80%，此時正極中的鋰片轉(zhuǎn)化鋰離子嵌入負極活性材料硬炭，然后對該電容器進行性能測試。實施例2
正極片的制作將活性炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 5 5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在無孔陰極箔上，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；在干燥房(露點溫度彡-38°C)內(nèi)將鋰片用輥壓機輥壓至llum，裁成與活性炭極片一樣的尺寸，壓制在活性炭極片表面。負極片的制作將硬炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 4 6的比例混合調(diào)成漿料，然后涂布在無孔銅箔上，面容量為28Ah/m2，經(jīng)烘干(120°C)、碾壓、裁片、24h真空干燥(120 130°C)制作成負極片。選用聚乙烯微孔膜為隔膜，然后注入lmol/L LiPF6的電解液，其中溶劑為EC和DMC，質(zhì)量分數(shù)均為50份，添加劑為成膜穩(wěn)定劑碳酸亞乙烯酯(VC)、高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成電容器。以20mA的電流對單體進行充電，使得負極的荷電狀態(tài)(SOC)為80%，此時正極中的鋰片轉(zhuǎn)化鋰離子嵌入負極活性材料硬炭，然后對該化學電源進行性能測試。實施例3
正極片的制作將活性炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 5 5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在無孔陰極箔上，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；在干燥房(露點溫度彡-38°C)內(nèi)將鋰片用輥壓機輥壓至13um，裁成與活性炭極片一樣的尺寸，壓制在活性炭極片表面。負極片的制作將硬炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 4 6的比例混合調(diào)成漿料，然后涂布在無孔銅箔上，面容量為32Ah/m2，經(jīng)烘干(120°C)、碾壓、裁片、24h真空干燥(120 130°C)制作成負極片。選用聚乙烯微孔膜為隔膜，然后注入lmol/L LiPF6的電解液，其中溶劑為EC和DMC，質(zhì)量分數(shù)均為50份，添加劑為成膜穩(wěn)定劑碳酸亞乙烯酯(VC)、高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護劑 為聯(lián)苯(BP)，組裝成電容器。以20mA的電流對單體進行充電，使得負極的荷電狀態(tài)(SOC)為80%，此時正極中的鋰片轉(zhuǎn)化鋰離子嵌入負極活性材料硬炭，然后對該化學電源進行性能測試。實施例4
正極片的制作將活性炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 5 5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在無孔陰極箔上，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；在干燥房(露點溫度彡-38°C)內(nèi)將鋰片用輥壓機輥壓至16um，裁成與活性炭極片一樣的尺寸，壓制在活性炭極片表面。負極片的制作將硬炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 4 6的比例混合調(diào)成漿料，然后涂布在無孔銅箔上，面容量為40Ah/m2，經(jīng)烘干(120°C)、碾壓、裁片、24h真空干燥(120 130°C)制作成負極片。選用聚乙烯微孔膜為隔膜，然后注入lmol/L LiPF6的電解液，其中溶劑為EC和DMC，質(zhì)量分數(shù)均為50份，添加劑為成膜穩(wěn)定劑碳酸亞乙烯酯(VC)、高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成電容器。以20mA的電流對單體進行充電，使得負極的荷電狀態(tài)(SOC)為80%，此時正極中的鋰片轉(zhuǎn)化鋰離子嵌入負極活性材料硬炭，然后對該化學電源進行性能測試。實施例5
正極片的制作將活性炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 5 5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在無孔陰極箔上，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；在干燥房(露點溫度彡-38°C)內(nèi)將鋰片用輥壓機輥壓至llum，裁成與活性炭極片一樣的尺寸，壓制在活性炭極片表面。負極片的制作將硬炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 4 6的比例混合調(diào)成漿料，然后涂布在無孔銅箔上，面容量為32Ah/m2，經(jīng)烘干(120°C)、碾壓、裁片、24h真空干燥(120 130°C)制作成負極片。選用聚乙烯微孔膜為隔膜，然后注入lmol/L LiPF6的電解液，其中溶劑為EC和DMC，質(zhì)量分數(shù)均為50份，添加劑為成膜穩(wěn)定劑碳酸亞乙烯酯(VC)、高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成電容器單體。以20mA的電流對單體進行充電，使得負極的荷電狀態(tài)(SOC)為70%，此時正極中的鋰片轉(zhuǎn)化鋰離子嵌入負極活性材料硬炭，然后對該化學電源進行性能測試。實施例6·
正極片的制作將活性炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 5 5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在無孔陰極箔上，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；在干燥房(露點溫度彡-38°C)內(nèi)將鋰片用輥壓機輥壓至10um，裁成與活性炭極片一樣的尺寸，壓制在活性炭極片表面。負極片的制作將硬炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 4 6的比例混合調(diào)成漿料，然后涂布在無孔銅箔上，面容量為32Ah/m2，經(jīng)烘干(120°C)、碾壓、裁片、24h真空干燥(120 130°C)制作成負極片。選用聚乙烯微孔膜為隔膜，然后注入lmol/L LiPF6的電解液，其中溶劑為EC和DMC，質(zhì)量分數(shù)均為50份，添加劑為成膜穩(wěn)定劑碳酸亞乙烯酯(VC)、高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB )、高壓過充保護劑為聯(lián)苯(BP )，組裝成電容器單體。以20mA的電流對單體進行充電，使得負極的荷電狀態(tài)(SOC)為60%，此時正極中的鋰片轉(zhuǎn)化鋰離子嵌入負極活性材料硬炭，然后對該化學電源進行性能測試。實施例7
正極片的制作將活性炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 5 5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在無孔陰極箔上，面容量為4Ah/m2，經(jīng)烘干(80°C)、碾壓、裁片、24h真空干燥(120 1300C )制作成極片；在干燥房(露點溫度≤-380C )內(nèi)將鋰片用輥壓機輥壓至8um，裁成與活性炭極片一樣的尺寸，壓制在活性炭極片表面。負極片的制作將硬炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 4 6的比例混合調(diào)成漿料，然后涂布在無孔銅箔上，面容量為32Ah/m2，經(jīng)烘干(120°C)、碾壓、裁片、24h真空干燥(120 130°C)制作成負極片。選用聚乙烯微孔膜為隔膜，然后注入lmol/L LiPF6的電解液，其中溶劑為EC和DMC，質(zhì)量分數(shù)均為50份，添加劑為成膜穩(wěn)定劑碳酸亞乙烯酯(VC)、高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成電容器單體。以20mA的電流對單體進行充電，使得負極的荷電狀態(tài)(SOC)為50%，此時正極中的鋰片轉(zhuǎn)化鋰離子嵌入負極活性材料硬炭，然后對該化學電源進行性能測試。實施例8
正極片的制作將活性炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 5 5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在無孔陰極箔上，面容量為4Ah/m2，經(jīng)烘干(80°C)、碾壓、裁片、24h真空干燥(120 1300C )制作成極片；在干燥房(露點溫度彡-380C )內(nèi)將鋰片用輥壓機輥壓至6um，裁成與活性炭極片一樣的尺寸，壓制在活性炭極片表面。負極片的制作將硬炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 4 6的比例混合調(diào)成漿料，然后涂布在無孔銅箔上，面容量為32Ah/m2，經(jīng)烘干(120°C)、碾壓、裁片、24h真空干燥(120 130°C)制作成負極片。選用聚乙烯微孔膜為隔膜，然后注入lmol/L LiPF6的電解液，其中溶劑為EC和DMC，質(zhì)量分數(shù)均為50份，添加劑為成膜穩(wěn)定劑碳酸亞乙烯酯(VC)、高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成電容器單體。以20mA的電流對單體進行充電，使得負極的荷電狀態(tài)(SOC)為40%，此時正極中的鋰片轉(zhuǎn)化鋰離子嵌入負極活性材料硬炭，然后對該化學電源進行性能測試。實施例9
正極片的制作將活性炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 5 5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在無孔陰極箔上，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；在干燥房(露點溫度彡_38°C)內(nèi)將鋰片用輥壓機輥壓至5um，裁成與活性炭極片一樣的尺寸，壓制在活性炭極片表面。負極片的制作將硬炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 4 6的比例混合調(diào)成漿料，然后涂布在無孔銅箔上，面容量為32Ah/m2，經(jīng)烘干(120°C)、碾壓、裁片、24h真空干燥(120 130°C)制作成負極片。選用聚乙烯微孔膜為隔膜，然后注入lmol/L LiPF6的電解液，其中溶劑為EC和DMC，質(zhì)量分數(shù)均為50份，添加劑為成膜穩(wěn)定劑碳酸亞乙烯酯(VC)、高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充 保護劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成電容器單體。以20mA的電流對單體進行充電，使得負極的荷電狀態(tài)(SOC)為30%，此時正極中的鋰片轉(zhuǎn)化鋰離子嵌入負極活性材料硬炭，然后對該化學電源進行性能測試。實施例10
正極片的制作將活性炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 5 5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在無孔陰極箔上，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；在干燥房(露點溫度彡_38°C)內(nèi)將鋰片用輥壓機輥壓至3um，裁成與活性炭極片一樣的尺寸，壓制在活性炭極片表面。負極片的制作將硬炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 4 6的比例混合調(diào)成漿料，然后涂布在無孔銅箔上，面容量為32Ah/m2，經(jīng)烘干(120°C)、碾壓、裁片、24h真空干燥(120 130°C)制作成負極片。選用聚乙烯微孔膜為隔膜，然后注入lmol/L LiPF6的電解液，其中溶劑為EC和DMC，質(zhì)量分數(shù)均為50份，添加劑為成膜穩(wěn)定劑碳酸亞乙烯酯(VC)、高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成電容器單體。以20mA的電流對單體進行充電，使得負極的荷電狀態(tài)(SOC)為20%，此時正極中的鋰片轉(zhuǎn)化鋰離子嵌入負極活性材料硬炭，然后對該化學電源進行性能測試。實施例11
正極片的制作將活性炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 5 5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在無孔陰極箔上，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；在干燥房(露點溫度彡_38°C)內(nèi)將鋰片用輥壓機輥壓至2um，裁成與活性炭極片一樣的尺寸，壓制在活性炭極片表面。負極片的制作將硬炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 4 6的比例混合調(diào)成漿料，然后涂布在無孔銅箔上，面容量為32Ah/m2，經(jīng)烘干(120°C)、碾壓、裁片、24h真空干燥(120 130°C)制作成負極片。選用聚乙烯微孔膜為隔膜，然后注入lmol/L LiPF6的電解液，其中溶劑為EC和DMC，質(zhì)量分數(shù)均為50份，添加劑為成膜穩(wěn)定劑碳酸亞乙烯酯(VC)、高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成電容器單體。以20mA的電流對單體進行充電，使得負極的荷電狀態(tài)(SOC)為10%，此時正極中的鋰片轉(zhuǎn)化鋰離子嵌入負極活性材料硬炭，然后對該化學電源進行性能測試。實施例12
正極片的制作將活性炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 5 5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在無孔陰極箔上，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；在干燥房(露點溫度彡-38°C)內(nèi)將鋰片用輥壓機輥壓至llum，裁成與活性炭極片一樣的尺寸，壓制在活性炭極片表面。

負極片的制作將硬炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 4 6的比例混合調(diào)成漿料，然后涂布在無孔銅箔上，面容量為32Ah/m2，經(jīng)烘干(120°C)、碾壓、裁片、24h真空干燥(120 130°C)制作成負極片。選用聚乙烯微孔膜為隔膜，然后注入lmol/L LiPF6的電解液，其中溶劑為PC、DEC和EMC，質(zhì)量分數(shù)均為33. 3份，添加劑為成膜穩(wěn)定劑乙酸乙烯酯(VA)、高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成電容器單體。以20mA的電流對單體進行充電，使得負極的荷電狀態(tài)(SOC)為70%，此時正極中的鋰片轉(zhuǎn)化鋰離子嵌入負極活性材料硬炭，然后對該化學電源進行性能測試。實施例13
正極片的制作將活性炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 5 5的比例混合，調(diào)成漿料，然后涂布在無孔陰極箔上，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；在干燥房(露點溫度彡-38°C)內(nèi)將鋰片用輥壓機輥壓至llum，裁成與活性炭極片一樣的尺寸，壓制在活性炭極片表面。負極片的制作將硬炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照90 4 6的比例混合調(diào)成漿料，然后涂布在無孔銅箔上，面容量為32Ah/m2，經(jīng)烘干(120°C)、碾壓、裁片、24h真空干燥(120 130°C)制作成負極片。選用聚乙烯微孔膜為隔膜，然后注入lmol/L LiPF6的電解液，其中溶劑為PC和DMC，質(zhì)量分數(shù)均為50份，添加劑為成膜穩(wěn)定劑碳酸亞乙烯酯(VC)、高溫穩(wěn)定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、高壓過充保護劑為聯(lián)苯(BP)，組裝成電容器單體。以20mA的電流對單體進行充電，使得負極的荷電狀態(tài)(SOC)為70%，此時正極中的鋰片轉(zhuǎn)化鋰離子嵌入負極活性材料硬炭，然后對該化學電源進行性能測試。根據(jù)本發(fā)明制作的有機電解質(zhì)電容器的性能測試制度如下
放電容量和能量密度的測試制度為常溫下(25-30°C)，IA充電至3. 8V，恒壓I分鐘，IA放電至2. 5V，循環(huán)三圈，計算每一圈的放電靜電容量和能量密度，取平均值。循環(huán)壽命采用的測試制度為常溫下(25_30°C )，2. 5V-3. 8V，5A充放，循環(huán)100000
次結(jié)束，計算最后一圈的放電容量保有率。根據(jù)本發(fā)明制備得到的電容器測得的電化學性能如表I所示。表I本發(fā)明制作的有機電解質(zhì)電容器的性能測試
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電容器，包括正極、負極、隔膜和電解液，其特征在于所述正極和負極由活性物質(zhì)和無孔集流體組成，所述正極的活性物質(zhì)為活性炭材料和金屬鋰片，負極的活性物質(zhì)為硬炭。
2.如權(quán)利要求1所述鋰離子電容器，其特征在于所述負極活性物質(zhì)的容量與正極活性物質(zhì)活性炭的容量的比例為5 :1 10 :1。
3.如權(quán)利要求1所述鋰離子電容器，其特征在于所述金屬鋰片活性物質(zhì)的容量是負極硬炭活性物質(zhì)的容量的10%-80%。
4.如權(quán)利要求1所述鋰離子電容器，其特征在于所述正極無孔集流體為陰極箔，負極無孔集流體為銅箔。
5.如權(quán)利要求1所述鋰離子電容器，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),溶劑為環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯兩類酯組成，添加劑有成膜穩(wěn)定劑、高溫穩(wěn)定劑和高壓過充保護劑等。
6.如權(quán)利要求5所述鋰離子電容器，其特征在于所述環(huán)狀碳酸酯包括丙烯碳酸酯(PO,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)等一種或幾種。
7.如權(quán)利要求5所述鋰離子電容器，其特征在于所述成膜穩(wěn)定劑選自碳酸亞乙烯酯(VC)、乙酸乙烯酯(VA)、烯丙基乙基碳酸酯(AEC)、乙烯基碳酸乙烯酯(VEC)、二氧化碳(CO2),二氧化硫(SO2)、亞硫酸乙烯酯(ES)、I，2-三氟乙酸基乙烷(BTE)、二硫化碳(CS2)或碳酸鋰(Li2CO3)中的一種或幾種；所述高溫保護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。
8.如權(quán)利要求1所述鋰離子電容器，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、無機陶瓷膜、紙隔膜。
9.一種制備如權(quán)利要求1-8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 O正極片的制作將活性炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合，調(diào)成漿料，然后涂布在無孔集流體上，經(jīng)烘干、碾壓、裁片、真空干燥制作成極片；將鋰片輥壓、裁成與活性炭極片一樣的尺寸，壓制在活性炭極片表面； 2)負極片的制作將硬炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合調(diào)成漿料，涂布在無孔集流體上，經(jīng)烘干、碾壓、裁片、真空干燥制作成負極片； 3)放入隔膜，注入電解液，組裝成電容器； 4)用電流對電容器進行充電，使得負極的荷電狀態(tài)(SOC)為80%。
全文摘要
本發(fā)明提出一種鋰離子電容器，包括正極、負極、隔膜和電解液，其特征在于所述正極和負極由活性物質(zhì)和無孔集流體組成，所述正極的活性物質(zhì)為活性炭材料和金屬鋰片，負極的活性物質(zhì)為硬炭。本發(fā)明提出的電容器，正負極均采用無孔集流體，正極活性物質(zhì)為活性炭和鋰片，負極活性物質(zhì)為硬炭，用電化學的預(yù)摻雜方法使得硬炭的初始荷電狀態(tài)達到10%-80%，制備過程簡單，集流體不需要經(jīng)過特殊處理，容易獲得。最終得到的電容器的工作電壓可達到3.8V，比能量可達到20Wh/kg，循環(huán)壽命可達到10萬次。
文檔編號H01G11/86GK103050295SQ201210557578
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者吳明霞, 安仲勛, 黃廷立, 曹小衛(wèi), 楊恩東, 顏亮亮 申請人:上海奧威科技開發(fā)有限公司