一種鋰離子電容器正極片及其制備方法、鋰離子電容器的制造方法
【專利摘要】一種鋰離子電容器正極片及其制備方法、鋰離子電容器，正極片制備包括：配制正極漿料和獲取正極集流體基體；將正極漿料涂布在正極集流體基體表面，烘干，碾壓、裁剪、干燥后得正極片；正極漿料的制備為：1)將80～98重量份磷酸鐵鋰、2～20重量份導(dǎo)電炭黑混合球磨混勻；2)將50～90重量份活性炭和10～50重量份步驟1)球磨后材料混合后再球磨混勻；3)將2～6重量份粘結(jié)劑與94～98重量份蒸餾水混合，攪拌均勻；4)向步驟3)制得混合溶液中加入步驟2)制得的球磨后混合材料，調(diào)節(jié)漿料的布氏粘度至1000～3000cps，經(jīng)低速，中速，高速攪拌制得；電容器由按正極片、隔膜及負(fù)極片的順序卷繞組裝成電芯，再將電芯置入電容器殼體中后加注電解液，密封殼體制得。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電容器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種鋰離子電容器正極片制備方法及由 該方法制備得到的鋰離子電容器正極片、以及含有該正極片的鋰離子電容器。 一種鋰離子電容器正極片及其制備方法、鋰離子電容器

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，超級電容器因其具有功率高、壽命長和充電速度快等優(yōu)點被業(yè)界廣泛關(guān)注， 但是其電壓低、能量密度低，在許多方面的應(yīng)用都受到了限制。超級電容器用活性炭作為正 極，而鋰離子電容器則是以嵌鋰狀態(tài)的石墨為負(fù)極，其最高使用電壓可從2.7 V提高到4. 2 V，相應(yīng)地容量和能量都有很大的提升，鋰離子電容器在設(shè)計上采用了雙電層電容器的原 理，同時又在負(fù)極添加了鋰離子，從而提高了電容器的能量密度。
[0003] 由于需要在電容器單元中加入鋰離子，因此需要在傳統(tǒng)的制備工藝增加鋰注入步 驟，現(xiàn)有技術(shù)均是以金屬鋰作為鋰離子供給源，由于鋰是非常活潑的金屬，這個操作必須在 無氧無水的環(huán)境下完成，需要的鋰注入工藝要求較高；同時，金屬鋰片在電池中過量就會導(dǎo) 致鋰枝晶的產(chǎn)生，造成電池短路，存在著一定的安全隱患，因而增加了鋰離子電容器的工藝 難度。使得組裝過程不方便，同時也會帶來各種不安全因素，在組裝過程中容易引發(fā)安全問 題。
[0004] 另外，現(xiàn)有另一鋰離子電容器正極制備方法為：在正極的多孔炭材料或?qū)щ娋酆?物中摻入富鋰化合物。這樣，在制備電極漿料時，多孔炭材料或?qū)щ娋酆衔锱c富鋰化合物 (例如鈷酸鋰）的比重相差很大，難以形成穩(wěn)定均勻的漿料，導(dǎo)致漿料涂布困難，因此不適 于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。而且，按照現(xiàn)有方法制備的正極的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性能差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種能夠簡化鋰離子電容器的制備的正極 片的制備方法及由該方法制備得到的鋰離子電容器正極片、鋰離子電容器。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，一方面，本發(fā)明提供一種鋰離子電容器正極片制備方法， 包括如下步驟： 51 :配制正極漿料和獲取正極集流體基體； 52 :將所述正極漿料涂布在所述正極集流體基體表面，烘干，形成漿料層； 53 :涂有正極漿料層的正極集流體基體經(jīng)碾壓、裁剪后，干燥得到所述鋰離子電容器正 極片； 所述正極漿料的制備包括以下步驟： 1) 將80?98重量份磷酸鐵鋰、2?20重量份導(dǎo)電炭黑混合后球磨混勻； 2) 將50?90重量份活性炭和10?50重量份步驟1)制得的球磨后材料混合后再球 磨混勻； 3) 將按固含量計2?6重量份粘結(jié)劑與94?98重量份蒸餾水混合，攪拌均勻； 4) 向步驟3)制得混合液中加入步驟2)制得的球磨后混合材料，步驟3)制得混合液 與步驟2)制得的球磨后混合材料的重量比為：1:1~3:1，經(jīng)300?600轉(zhuǎn)/分鐘低速攪拌 0. 2~1. 0小時，所述混合液與步驟2)制得的球磨后混合材料互相浸潤后；經(jīng)1500?2500轉(zhuǎn) /分鐘中速攪拌0. 2~1. 5小時，混合液達(dá)到表面光滑無顆粒感后；經(jīng)400(Γ6000轉(zhuǎn)/分鐘高 速攪拌4~8小時，使物料充分混合均勻，調(diào)節(jié)漿料的布氏粘度至1000?3000cps。漿料粘度 通過采用添加蒸餾水或步驟2)制得的球磨后混合材料來調(diào)節(jié)。
[0007] 本發(fā)明中，粘度的測試按照中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)GB10247-88《粘度測試方法》規(guī) 定的旋轉(zhuǎn)法測試，使用布氏旋轉(zhuǎn)式粘度計在25±0. 1°C下進(jìn)行測量。
[0008] 作為優(yōu)選技術(shù)方案：本發(fā)明提供的鋰離子電容器正極片制備方法，所述粘結(jié)劑為 LA132、LA133、CMC、SBR中的至少一種。本發(fā)明中LA132, LA133為適用于各種正負(fù)極材料 (包括LiC〇02、LiMn20 4和LiFeP04等正極材料、碳負(fù)極材料及活性炭）的水性粘結(jié)劑，CMC為 羧甲基纖維素鈉，SBR為丁苯橡膠。
[0009] 作為優(yōu)選技術(shù)方案：本發(fā)明提供的鋰離子電容器正極片制備方法，步驟S3中的干 燥為裁剪后的中間產(chǎn)品置于真空干燥箱內(nèi)，抽真空，充入干燥空氣，再次抽真空，真空干燥 48h以上，得到所述鋰離子電容器正極片。
[0010] 作為優(yōu)選技術(shù)方案：本發(fā)明提供的鋰離子電容器正極片制備方法，所述正極集流 體基體為鋁箔。
[0011] 作為優(yōu)選技術(shù)方案：本發(fā)明提供的鋰離子電容器正極片制備方法，所述導(dǎo)電炭黑 為 Super P。
[0012] 在不沖突的情況下，上述優(yōu)選方案可單獨或組合實施。
[0013] 為了解決上述技術(shù)問題，另一方面，本發(fā)明提供一種鋰離子電容器正極片。本發(fā)明 提供的鋰離子電容器正極片為前述任意一項所述的鋰離子電容器正極片制備方法制備得 到的鋰離子電容器正極片。
[0014] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供一種鋰離子電容器。本發(fā)明提供的鋰離子 電容器為按上述的鋰離子電容器正極片、隔膜及鋰離子電容器負(fù)極片的順序卷繞組裝成電 芯，再將所述電芯置入電容器殼體中后加注電解液，密封電容器殼體制得。
[0015] 本發(fā)明帶來的有益效果：本發(fā)明提供的技術(shù)方案，將電容器正極活性材料和導(dǎo)電 劑經(jīng)預(yù)先球磨混合，使材料混合更為均勻，形成穩(wěn)定均勻的漿料，涂布后極片光滑且極片加 工工藝簡單，容易實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

【具體實施方式】
[0016] 本發(fā)明的實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。
[0017] 實施例1 : 鋰離子電容器正極片制備：配制正極漿料和獲取正極集流體基體；將所述正極漿料涂 布在所述正極集流體基體表面，烘干，形成漿料層；涂有正極漿料層的正極集流體基體經(jīng)碾 壓、裁剪后，置于真空干燥箱內(nèi)，抽真空，充入干燥空氣，再次抽真空，真空干燥48h以上，得 到所述鋰離子電容器正極片，其中，所述正極集流體基體為鋁箔，所述正極漿料的制備包括 以下步驟： 1) 將80重量份磷酸鐵鋰、20重量份導(dǎo)電炭黑Super P混合后球磨混勻； 2) 將90重量份活性炭和10重量份步驟1)制得的球磨后材料混合后再球磨混勻； 3) 將按固含量計2重量份LA132粘結(jié)劑與98重量份蒸餾水混合，攪拌0. 5h ; 4) 向步驟3)制得混合溶液中加入步驟2)制得的球磨后混合材料，步驟3)制得混合溶 液與步驟2)制得的球磨后混合材料的重量比為：3:1，經(jīng)600轉(zhuǎn)/分鐘低速攪拌0. 2小時， 溶液與混合材料互相浸潤后；經(jīng)2500轉(zhuǎn)/分鐘中速攪拌0. 2小時，混合液達(dá)到表面光滑無 顆粒感后；經(jīng)4000轉(zhuǎn)/分鐘高速攪拌8小時，通過采用添加蒸餾水或步驟2)制得的球磨后 混合材料來調(diào)節(jié)楽料的布氏粘度至1000 cps，高速攪拌使物料充分混合均勻，制得活性材 料漿料。
[0018] 鋰離子電容器制備：按本實施例制得的鋰離子電容器正極片、隔膜及鋰離子電容 器負(fù)極片的順序卷繞組裝成電芯，再將電芯的引出條與電容器殼蓋連接緊密，真空干燥48h 后，在手套箱中往設(shè)置在電容器殼體里的電芯中緩慢注入lmol/L的電解液，密封電容器殼 體，電解液的溶質(zhì)為LiBF4，溶劑為乙腈，然后密封注液口，得到鋰離子電容器。
[0019] 實施例2: 鋰離子電容器正極片制備：配制正極漿料和獲取正極集流體基體；將所述正極漿料涂 布在所述正極集流體基體表面，烘干，形成漿料層；涂有正極漿料層的正極集流體基體經(jīng)碾 壓、裁剪后，置于真空干燥箱內(nèi)，抽真空，充入干燥空氣，再次抽真空，真空干燥48h以上，得 到所述鋰離子電容器正極片，其中，所述正極集流體基體為鋁箔或銅箔，所述正極漿料的制 備包括以下步驟： 1) 將98重量份磷酸鐵鋰、2重量份導(dǎo)電炭黑Super P混合后球磨混勻； 2) 將50重量份活性炭和50重量份步驟1)制得的球磨后材料混合后再球磨混勻； 3) 將按固含量計6重量份LA133粘結(jié)劑與94重量份蒸餾水混合，攪拌0. 5h ; 4) 向步驟3)制得混合溶液中加入步驟2)制得的球磨后混合材料，步驟3)制得混合溶 液與步驟2)制得的球磨后混合材料的重量比為：1: 1，經(jīng)300轉(zhuǎn)/分鐘低速攪拌1. 0小時， 溶液與混合材料互相浸潤后；經(jīng)1500轉(zhuǎn)/分鐘中速攪1. 5小時，混合液達(dá)到表面光滑無顆 粒感后；經(jīng)6000轉(zhuǎn)/分鐘高速攪拌4小時，通過采用添加蒸餾水或步驟2)制得的球磨后混 合材料來調(diào)節(jié)漿料的布氏粘度至3000 cps，高速攪拌使物料充分混合均勻，制得活性材料 漿料。
[0020] 鋰離子電容器制備：按本實施例制得的鋰離子電容器正極片、隔膜及鋰離子電容 器負(fù)極片的順序卷繞組裝成電芯，再將電芯的引出條與電容器殼蓋連接緊密，真空干燥48h 后，在手套箱中往設(shè)置在電容器殼體里的電芯中緩慢注入lmol/L的電解液，密封電容器殼 體，電解液的溶質(zhì)為LiBF4，溶劑為乙腈，然后密封注液口，得到鋰離子電容器。
[0021] 實施例3: 鋰離子電容器正極片制備：配制正極漿料和獲取正極集流體基體；將所述正極漿料涂 布在所述正極集流體基體表面，烘干，形成漿料層；涂有正極漿料層的正極集流體基體經(jīng)碾 壓、裁剪后，置于真空干燥箱內(nèi)，抽真空，充入干燥空氣，再次抽真空，真空干燥48h以上，得 到所述鋰離子電容器正極片，其中，所述正極集流體基體為鋁箔或銅箔，所述正極漿料的制 備包括以下步驟： 1) 將90重量份磷酸鐵鋰、10重量份導(dǎo)電炭黑Super P混合后球磨混勻； 2) 將70重量份活性炭和30重量份步驟1)制得的球磨后材料混合后再球磨混勻； 3) 將按固含量計4重量份CMC粘結(jié)劑與96重量份蒸餾水混合，攪拌0. 5h ;
【權(quán)利要求】
1. 一種鋰離子電容器正極片制備方法，包括如下步驟： 51 :配制正極漿料和獲取正極集流體基體； 52 :將所述正極漿料涂布在所述正極集流體基體表面，烘干，形成漿料層； 53 :涂有正極漿料層的正極集流體基體經(jīng)碾壓、裁剪后，干燥得到所述鋰離子電容器正 極片； 其特征在于，所述正極漿料的制備包括以下步驟： 1) 將80?98重量份磷酸鐵鋰、2?20重量份導(dǎo)電炭黑混合后球磨混勻； 2) 將50?90重量份活性炭和10?50重量份步驟1)制得的球磨后材料混合后再球 磨混勻； 3) 將按固含量計2?6重量份粘結(jié)劑與94?98重量份蒸餾水混合，攪拌均勻； 4) 向步驟3)制得混合液中加入步驟2)制得的球磨后混合材料，步驟3)制得混合液 與步驟2)制得的球磨后混合材料的重量比為：1:1~3:1，經(jīng)300?600轉(zhuǎn)/分鐘低速攪拌 0. 2~1. 0小時，所述混合液與步驟2)制得的球磨后混合材料互相浸潤后；經(jīng)1500?2500轉(zhuǎn) /分鐘中速攪拌0. 2~1. 5小時，混合液達(dá)到表面光滑無顆粒感后；經(jīng)400(Γ6000轉(zhuǎn)/分鐘高 速攪拌4~8小時，使物料充分混合均勻，調(diào)節(jié)漿料的布氏粘度至1000?3000cps。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電容器正極片制備方法，其特征在于：所述粘結(jié)劑為 LA132、LA133、CMC 和 SBR 中的至少一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電容器正極片制備方法，其特征在于：步驟S3中的干 燥為裁剪后的中間產(chǎn)品置于真空干燥箱內(nèi)，抽真空，充入干燥空氣，再次抽真空，真空干燥 48h以上，得到所述鋰離子電容器正極片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電容器正極片制備方法，其特征在于：所述正極集流 體基體為鋁箔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電容器正極片制備方法，其特征在于：所述導(dǎo)電炭黑 為 Super P。
6. -種按照權(quán)利要求1?5任意一項所述的鋰離子電容器正極片制備方法制備得到的 鋰離子電容器正極片。
7. -種鋰離子電容器，其特征在于：按權(quán)利要求6所述的鋰離子電容器正極片、隔膜及 鋰離子電容器負(fù)極片的順序卷繞組裝成電芯，再將所述電芯置入電容器殼體中后加注電解 液，密封電容器殼體制得。
【文檔編號】H01G11/86GK104064373SQ201410310663
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】謝镕安, 況皓, 林忠富, 吳麗君, 宋云峰, 李永龍 申請人:長沙國容新能源有限公司