一种稳定化锂金属粉为负极的锂离子超级电容器的制备方法技术

一种稳定化锂金属粉为负极的锂离子超级电容器的制备方法，首先制备好碳纳米管分散液，再与纸纤维悬浮液混合，剪切，制得碳纳米管导电纸，烘干后切成极片；或者，碳纳米管分散液涂布于铜箔上，烘干，切成极片；最后用低沸点溶剂溶解稳定金属锂粉，滴在负极片上，干燥，辊压，即得补锂负极片；或者，直接将稳定金属锂粉均匀撒在负极片上，干燥，辊压，即得补锂负极片；按照负极壳、负极片、隔膜、正极片、泡沫镍、正极壳的顺序组装成电容器。本发明专利技术解决了因形成固体电解质界面膜消耗的锂以及嵌入负极材料中难以脱嵌的不可逆锂而导致的电解液中锂离子不足的问题，且便于操作和安全生产，产品具有高的能量密度和高的功率密度，循环稳定性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料
，涉及锂离子超级电容器制备方法。
技术介绍
随着科技的不断进步，新型储能器件层出不穷，超级电容器以功率密度高、充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点，越来越引起科研人士的关注。然而传统超级电容器的能量密度却很小，不能满足长时间大功率的输出环境。锂离子电容器是兼具锂离子电池与双电层超级电容器性能,是一种物理储电和化学储电的新型混合型超级电容器，它具有锂离子电池的高能量密度与超级电容器的高功率密度、长使用寿命等优点，其被认为是新型储能器件的方向标。目前来说，最常被使用的实验室预嵌锂的方法是将制备好的负极作为工作电极，金属锂片为参比电极，在充满氩气的手套箱中组装成扣式半电池，利用电池测试系统对扣式半电池进行嵌锂处理，然而这样的嵌锂过程较繁琐，尽管能有效达到嵌锂的目的，但是由于锂金属具有非常高的活波特性，对拆卸和组装的过程具有非常高的操作要求，同时这样的嵌锂方法很难实现批量化的生产。本专利技术所使用的稳定金属锂粉能在室温和正常湿度条件下保持几小时以上不发生明显金属锂衰减，可以在空气中操作使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种稳定化金属锂粉为负极的锂离子超级电容器的制备方法。碳纳米管导电纸具有大量微孔的三维材料，空隙中可吸附大量金属锂粉颗粒，这有利于提高电容器的能量密度和充放电性能。为了实现上述目的，本专利技术采取如下的技术解决方案。本专利技术所述的一种稳定化金属锂粉为负极的锂离子电容器的制备方法，包括如下步骤。（1）称取适量的碳纳米管置于烧杯中，经过超声分散20~40min，剪切分散30min~1h。（2）再将纸纤维于去离子水中打碎，获得纸纤维悬浮液，将悬浮液和上述碳纳米管分散液混合，剪切1h后用真空抽滤法制得碳纳米管导电纸，30~80℃烘干箱中烘干，切成极片；或者，将步骤（1）制得的碳纳米管分散液涂布于铜箔上，30~80℃烘干箱中烘干，切成极片。（3）用低沸点溶剂溶解稳定金属锂粉（SLMP），再将溶液滴在负极片上，干燥，辊压，即得补锂负极片；或者，直接将稳定金属锂粉均匀撒在负极片上，干燥，辊压，即得补锂负极片。（4）以LiPF6为电解液，多孔性聚乙烯膜为隔膜，在真空手套箱中加电解液按照负极壳、负极片、隔膜、正极片、泡沫镍、正极壳的顺序组装成电容器。步骤（3）所述的低沸点溶剂为碳酸二乙酯(DEC)或碳酸二甲酯(DMC)。本专利技术制备的稳定金属锂粉为负极锂离子超级电容器，解决了因形成固体电解质界面(SEI)膜消耗的锂以及嵌入负极材料中难以脱嵌的不可逆锂而导致的电解液中锂离子不足的问题，很好的解决了碳纳米管较高的不可逆容量的缺陷，而且稳定金属锂粉在空气中能稳定的存在较长时间，便于操作和安全生产，大大降低了操作的难度。制备的锂离子电容器具有高的能量密度和高的功率密度，循环稳定性好。具体实施方式本专利技术将通过以下实施例作进一步说明。但本专利技术并不限于以下实施例。实施例1。锂负极片的制备：称取0.5g碳纳米管置于烧杯中，经过超声分散20min，剪切分散1h，得到水性分散液，再将0.5g纸纤维于200ml去离子水中打碎，获得200ml的纸纤维悬浮液，将悬浮液和上述分散液混合剪切1h后用真空抽滤法制得碳纳米管导电纸，60℃烘干箱中烘干，切成φ14mm的极片，利用低沸点溶剂DMC溶解稳定金属锂粉（SLMP），再将溶液滴在上述负极片上，干燥，辊压，制得补锂负极片。正极片的制备：取碳纳米管0.15g，活性炭0.35g，经过超声分散20min，剪切分散1h，得到水性分散液再将0.5g纸纤维于200ml去离子水中打碎，获得200ml的纸纤维悬浮液，将悬浮液和上述分散液混合剪切1h后用真空抽滤法制得碳纳米管导电纸，60℃烘干箱中烘干，切成φ14mm的正极极片。以LiPF6为电解液，多孔性聚乙烯膜为隔膜。最后在真空手套箱中加电解液按照负极壳、负极片、隔膜、正极片、泡沫镍、正极壳的顺序组装电容器。实施例2。锂负极片的制备：称取0.5g碳纳米管置于烧杯中，经过超声分散20min，剪切分散1h，得到分散液，将上述分散液涂布于铜箔上，60℃烘干箱中烘干，切成φ14mm的极片，将稳定金属锂粉（SLMP）均匀撒在上述负极片上，辊压，制得补锂负极片。正极片的制备：取碳纳米管0.15g，活性炭0.35g，经过超声分散20min，剪切分散1h，将上述分散液涂布于铜箔上，60℃烘干箱中烘干，切成φ14mm的正极极片。以LiPF6为电解液，多孔性聚乙烯膜为隔膜。最后在真空手套箱中加电解液按照负极壳、负极片、隔膜、正极片、泡沫镍、正极壳的顺序组装电容器。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳定化锂金属粉为负极的锂离子超级电容器的制备方法，其特征是包括如下步骤：（1）称取适量的碳纳米管置于烧杯中，经过超声分散20~40min，剪切分散30min~1h；（2）再将纸纤维于去离子水中打碎，获得纸纤维悬浮液，将悬浮液和上述碳纳米管分散液混合，剪切1h后用真空抽滤法制得碳纳米管导电纸，30~80℃烘干箱中烘干，切成极片；或者，将步骤（1）制得的碳纳米管分散液涂布于铜箔上，30~80℃烘干箱中烘干，切成极片；（3）用低沸点溶剂溶解稳定金属锂粉，再将溶液滴在负极片上，干燥，辊压，即得补锂负极片；或者，直接将稳定金属锂粉均匀撒在负极片上，干燥，辊压，即得补锂负极片；（4）以LiPF6为电解液，多孔性聚乙烯膜为隔膜，在真空手套箱中加电解液按照负极壳、负极片、隔膜、正极片、泡沫镍、正极壳的顺序组装成电容器；步骤（3）所述的低沸点溶剂为碳酸二乙酯或碳酸二甲酯。

【技术特征摘要】
1.一种稳定化锂金属粉为负极的锂离子超级电容器的制备方法，其特征是包括如下步骤：（1）称取适量的碳纳米管置于烧杯中，经过超声分散20~40min，剪切分散30min~1h；（2）再将纸纤维于去离子水中打碎，获得纸纤维悬浮液，将悬浮液和上述碳纳米管分散液混合，剪切1h后用真空抽滤法制得碳纳米管导电纸，30~80℃烘干箱中烘干，切成极片；或者，将步骤（1）制得的碳纳米管分散液涂布于铜箔上...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓刚，蔡满园，邱志文，陈珑，刘珍红，王杰，陈玮，李旭，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西;36