一種鋰離子超級(jí)電容器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種鋰離子超級(jí)電容器，包括正極、隔膜，還包括集流體，正極和集流體分別置于隔膜二側(cè)，正極和集流體與隔膜相貼接。經(jīng)過本發(fā)明專利技術(shù)的組裝的鋰離子超級(jí)電容器，和目前鋰離子超級(jí)電容器相比，無論在能量密度模式功率密度方面，均有相當(dāng)大的提升，與目前的鋰離子電池相比，在保持功率密度優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，在能量密度方面能夠達(dá)到或接近鋰離子電池水平，所以極具使用價(jià)值。

A lithium ion super capacitor

The invention relates to a lithium ion super capacitor, which comprises a positive pole and a diaphragm, and also comprises a collecting fluid, wherein the positive electrode and the collecting fluid are respectively arranged on the two sides of the diaphragm, and the positive electrode and the collecting fluid are connected with the diaphragm. After the super capacitor assembly of the invention of the lithium ion, compared with the current lithium ion supercapacitor, both in the energy density model of power density, has a considerable increase, compared with the current lithium-ion batteries, while maintaining the power density advantage at the same time, can reach or close to the level of lithium ion battery in terms of energy density so, great value.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種鋰離子超級(jí)電容器
本專利技術(shù)涉及電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域，具體的說是涉及一種鋰離子超級(jí)電容器。
技術(shù)介紹
鋰離子超級(jí)電容器作為一種儲(chǔ)能器件，具有安全性高，使用壽命長(zhǎng)，功率高等優(yōu)點(diǎn)，它結(jié)合了普通的雙電層電容器和鋰離子電池的優(yōu)勢(shì)，所以在移動(dòng)通訊、啟動(dòng)電源、備用電源等領(lǐng)域都有更好的應(yīng)用前景。鋰離子超級(jí)電容器具有以下特點(diǎn)：(1)相對(duì)于鋰離子電池來說，擁有更高的功率密度，在大電流應(yīng)用場(chǎng)合特別是高能脈沖環(huán)境，可以更好的滿足功率要求。(2)充放電循環(huán)時(shí)間很短，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蓄電池的充放循環(huán)時(shí)間。(3)電池使用壽命長(zhǎng)，終身無須維護(hù)。(4)運(yùn)行溫度寬可以在-45～85℃的范圍內(nèi)正常工作。鋰離子電容器一個(gè)電極采用能量密度更高的鋰離子電極材料，另一極采用具有雙電層儲(chǔ)能的活性炭材料。活性炭材料可以作為負(fù)極材料，也可以作為正極材料。一般地，為了更高的能量密度，電解液均采用有機(jī)體系來提高鋰離子電容器的工作電壓。盡管鋰離子電容器采用高能量密度的電極材料，但是仍有繼續(xù)提高鋰離子超級(jí)電容器能量密度的空間。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)為了進(jìn)一步提高鋰離子超級(jí)電容器的能量密度，增加其實(shí)用性，提供一種高能量密度的鋰離子超級(jí)電容器，及其組裝方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的具體技術(shù)方案如下：一種鋰離子超級(jí)電容器，包括正極、隔膜，還包括集流體，正極和集流體分別置于隔膜二側(cè)，正極和集流體與隔膜相貼接。正極、集流體、隔膜均浸沒在電解液中構(gòu)成高能量密度的鋰離子超級(jí)電容器。所述的集流體為片狀、網(wǎng)狀或泡沫狀，所述的金屬材料為銅、鋁、鎳中一種或二種以上的合金。正極由活性炭、導(dǎo)電劑、膠黏劑混合制備而成，制備的方法包括涂布、搟壓或噴涂，活性炭的面密度為：0.1-100mgcm-2，其中較優(yōu)的是1-30mgcm-2，導(dǎo)電劑的面密度為：0.01-20mgcm-2，其中較優(yōu)的是0.1-10mgcm-2，膠黏劑的面密度為0.01-20mgcm-2，其中較優(yōu)的是0.1-10mgcm-2；所述的隔膜為聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、聚乙烯和聚丙烯復(fù)合隔膜、纖維素隔膜、玻璃纖維素隔膜或陶瓷膜。所述的電解液，包括溶劑和鹽；所述的溶劑包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、乙二醇二甲醚、二氧戊環(huán)、四甘醇二甲基醚、1，4-丁內(nèi)酯等中的一種或者二種以上混合而成；其中優(yōu)選的是體積比為4：1-1：4的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯的任意兩種組合和體積比為4：1-1：4的乙二醇二甲醚和二氧戊環(huán)的組合；優(yōu)選體積比為1：1的組合。所述的鹽包括LiN(SO3CF3)2、LiN(SO3CF2CF3)2、LiSO3CF3、LiBr、LiI、LiPF6、LiBOB中的一種或者二種以上；其中優(yōu)選的是LiN(SO3CF3)2、LiSO3CF3、LiBOB中的一種或者二種以上，濃度0.1-10molL-1。本專利技術(shù)的有益效果是：1、由于采用的負(fù)極僅有集流體沒有活性材料，將得到最大程度的鋰離子超級(jí)電容器的能量密度。2、負(fù)極直接進(jìn)行金屬鋰沉積或溶解，相對(duì)于鈦酸鋰、石墨等負(fù)極來說，具有更低的電位，能有效提高鋰離子超級(jí)電容器的工作電壓，進(jìn)而提高電池能量密度。通過本專利技術(shù)制備的鋰離子超級(jí)電容器器件的能量密度可達(dá)到30Whkg-1以上，功率密度為10KWkg-1以上。經(jīng)過本專利技術(shù)的組裝的鋰離子超級(jí)電容器，和目前鋰離子超級(jí)電容器相比，無論在能量密度模式功率密度方面，均有相當(dāng)大的提升，與目前的鋰離子電池相比，在保持功率密度優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，在能量密度方面能夠達(dá)到或接近鋰離子電池水平，所以極具使用價(jià)值。附圖說明圖1為超級(jí)電容器的充放電性能。具體實(shí)施方式實(shí)施例1本專利技術(shù)提出的鋰離子超級(jí)電容器可按以下方式實(shí)施：鋰離子超級(jí)電容器的正極可采用涂布法制備。首先將活性炭、導(dǎo)電劑、聚偏氟乙烯,按照8：1：1的質(zhì)量比混合均勻后，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP),電極漿料的固含量為15％，將混合均勻的電極漿料涂布于鋁箔集流體上，70攝氏度烘干12小時(shí)，真空干燥，備用。鋰離子超級(jí)電容器的負(fù)極僅使用銅箔。鋰離子超級(jí)電容器的電解液中鹽為L(zhǎng)iPF6，溶劑為碳酸丙烯酯與碳酸二甲酯(體積比為1：1)，鹽濃度為1molL-1。將正極、聚丙烯隔膜、銅箔依次組裝在一起后，加注電解液后封裝。加注電解液與活性炭的質(zhì)量比為4：1。測(cè)試鋰離子超級(jí)電容器性能。鋰離子超級(jí)電容器的充放電程序如下所示。充放電截止電壓為3.3V-4.8V，充放電電流為1Ag-1活性炭。超級(jí)電容器的充放電性能如圖1所示。實(shí)施例2本專利技術(shù)提出的鋰離子超級(jí)電容器可按以下方式實(shí)施：鋰離子超級(jí)電容器的負(fù)極僅使用泡沫銅。鋰離子超級(jí)電容器的正極可采用涂布法制備。首先將活性炭、導(dǎo)電劑、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠,按照8.5：1：0.25：0.25的質(zhì)量比混合均勻后，加入一定量去離子水,電極漿料的固含量為30％，將混合均勻的電極漿料涂布于鋁箔集流體上，50攝氏度烘干12小時(shí)，真空干燥，備用。鋰離子超級(jí)電容器的電解液中的溶劑為碳酸丙烯酯與碳酸二甲酯(體積比為1：1)，鹽1為L(zhǎng)iPF6，鹽1濃度為1molL-1，鹽2為四氟硼酸四乙基銨，鹽2的濃度為1molL-1。將正極、聚丙烯隔膜、銅箔依次組裝在一起后，加注電解液后封裝，加注電解液與活性炭的質(zhì)量比為4：1。鋰離子超級(jí)電容器的充放電程序如下所示。充放電截止電壓為3.0V-4.0V，充放電電流為1Ag-1活性炭。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種鋰離子超級(jí)電容器，包括正極、隔膜，其特征在于：還包括集流體，正極和集流體分別置于隔膜二側(cè)，正極和集流體與隔膜相貼接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種鋰離子超級(jí)電容器，包括正極、隔膜，其特征在于：還包括集流體，正極和集流體分別置于隔膜二側(cè)，正極和集流體與隔膜相貼接。2.按照權(quán)利要求1所述的鋰離子超級(jí)電容器，其特征在于：正極、集流體、隔膜均浸沒在電解液中構(gòu)成高能量密度的鋰離子超級(jí)電容器。3.按照權(quán)利要求1所述的鋰離子超級(jí)電容器，其特征在于：所述的集流體為片狀、網(wǎng)狀或泡沫狀，所述的金屬材料為銅、鋁、鎳中一種或二種以上的合金。4.按照權(quán)利要求1所述的鋰離子超級(jí)電容器，其特征在于:正極由活性炭、導(dǎo)電劑、膠黏劑混合制備而成，制備的方法包括涂布、搟壓或噴涂，活性炭的面密度為：0.1-100mgcm-2，其中較優(yōu)的是1-30mgcm-2，導(dǎo)電劑的面密度為：0.01-20mgcm-2，其中較優(yōu)的是0.1-10mgcm-2，膠黏劑的面密度為0.01-20mgcm-2，其中較優(yōu)的是0.1-10mgcm-2。5.按照權(quán)利要...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曲超，張華民，張洪章，李先鋒，閻景旺，劉翠連，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：遼寧,21