本发明专利技术公开了一种锂离子电容器负极片，包括负极集流体、设置在负极集流体上的负极活性层和设置在负极活性层上的预锂化层，负极活性层的材料包括硅基材料和可嵌入/脱出锂离子的负极活性材料，预锂化层的材料包括钝化锂粉。这种锂离子电容器负极片的负极活性层中，硅基材料容量大且其预嵌锂后的体积膨胀弥补了预锂化层消失留下的空间，应用于锂离子电容器时，不会因为预嵌锂完成后预锂化层消失而引起电芯松动、变形，从而降低了锂离子电容器的阻抗，提高了锂离子电容器的功率密度，并提高了锂离子电容器的使用寿命。本发明专利技术还公开了上述锂离子电容器负极片的制备方法，以及采用该锂离子电容器负极片的卷绕型锂离子电容器。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储能器件领域，特别是涉及一种锂离子电容器负极片及其制备方法， 以及采用上述锂离子电容器负极片的卷绕型锂离子电容器。
技术介绍
锂离子电容器是一种正极与负极充放电原理不同的非对称电容器，在设计上采用 了双电层电容器的原理，在构造上采用了锂离子电池的负极材料与双电层电容器的正极材 料之组合，同时又在负极添加了锂离子，从而大大提高了电容器的能量密度。锂离子电容器 是一种既具有双电层电容器的高输出、长寿命特性，同时又能提供高能量密度的新型蓄电 元器件，不仅是对现有的储能器件锂离子电池、超级电容器产业的有益补充，还将在混合电 动汽车等高功率领域形成部分替代，具有良好的市场前景。 作为锂离子电容器，周知有：具有将正极电极以及负极电极隔着能浸渍在电解液 中的隔板而层叠后的电极层叠体从其一端卷绕而成的电极单元的卷绕型、具有将多个正极 以及多个负极隔着能浸渍在电解液中的隔板交替地层叠后的电极层叠体构成的电极单元 的层积型等。目前市售的卷绕型锂离子电容器，通常包括一端开口的金属壳体、位于壳体 内芯子以及使用密封壳体开口端的密封塞，其类型主要包括引线型（导针）和基板自立型 (引箔条），当对锂离子电容器进行大电流充放电时，因为正负极导针（引箔条）均穿设于 同一个密封塞从而导致单个电极导针（引箔条）的横截面积受限而变得很小，正负极导针 (引箔条）很容易烧毁，导致整个锂离子电容器报废。为了提高锂离子电容器大电流放电能 力，部分锂离子电容器厂商设计了一种锂离子电容器，该锂离子电容器包括一端开口的金 属壳体，该金属壳体的开口端由金属密封盖所密封，且金属壳体与金属密封盖相绝缘，使锂 离子电容器正负极端子分别位于壳体的一端部和金属密封盖的外侧，该种结构的锂离子电 容器虽然在一定程度上解决了锂离子电容器在大电流放电时，正负极导针（引箔条）容易 烧毁的技术问题，但在密封过程中，如果因操作不慎，导致金属密封盖与金属客体相导通， 进而造成锂离子电容器短路。 另外，尽管卷绕型锂离子电容器具备生产效率高的优点，但是目前市场上大容量 (大于2000F)锂离子电容器主要采用层积型，最主要的原因在于难以解决大容量卷绕型锂 离子电容器负极的预嵌锂工艺。就预嵌锂而言，能够组装以预嵌锂的电极为工作电极、使用 锂金属为对电极的电化学系统，进行电化学的掺杂，在该方法中，需要从电化学系统取出预 嵌锂的电极，重组在电池、电容器中。作为实用的预掺杂方法，长期以来使用通过使锂金属 箔贴附在含有活性物质的电极使其接触、在注入电解液后将锂掺杂在活性物质内的方法。 该技术在电极数少、使用比较厚的电极的扣式电化学系统中有效，但在卷绕型电池或电容 器结构中，工序复杂或在超薄型锂带的处理上存在问题，需要简便且实用的预嵌锂方法。 作为解决该问题的方法，CN101819880、CN102959662、CN103201803 和 CN102301439所提出的卷绕型蓄电池中，正负极集流体采用了具有贯穿孔特性的铝箔和铜 箔，然后将锂极置于该电极单元的外周面或/和内周面，注入电解液，此时，锂极开始释放 锂离子而向负极进行嵌锂。这种卷绕型蓄电池中，电解液的浸透需要很长时间，而且，为了 使锂离子均匀地嵌于负极整体中需要很长时间，特别是在制造大型的卷绕型锂离子电容器 的情况下，由于增加卷绕数，嵌锂所需时间增大，因此，难以获得高的生产效率；另外，由于 正负极集流体采用了具有贯穿孔特性的铝箔和铜箔，该具有贯穿孔特性的铝箔和铜箔的不 但制作工艺复杂，生产成本较高，且其导电性能较差，采用其制作出的锂离子电容器的内阻 (ESR)较大，大电流充放电性能较差，同时还存在生产上必须解决的向开孔集流体涂覆电极 的问题。此外，由于预嵌锂而消失的锂部分成为间隙，引起电极卷芯内部松动、变形，而对电 容器的内部电阻等产生影响，尤其将此类大型化或大容量化锂离子电容器用作混合动力车 或者电动车等汽车的电源，对汽车本体施加的或汽车本体发出的较强的震动和碰撞会长时 间对锂离子电容器施加，结果导致其蓄电性能降低的问题。
技术实现思路
基于此，有必要提供能够较好的完成预嵌锂的卷绕型锂离子电容器负极片及其制 备方法，以及采用上述锂离子电容器负极片的卷绕型锂离子电容器。 -种锂离子电容器负极片，包括负极集流体、设置在所述负极集流体上的负极活 性层和设置在所述负极活性层上的预锂化层，所述负极活性层的材料包括硅基材料和可嵌 入/脱出锂离子的负极活性材料，所述预锂化层的材料包括钝化锂粉。 在一个实施例中，所述娃基材料为娃材料、娃-非金属复合材料和娃-金属复合材 料中的至少一种； 所述硅材料为纳米硅粉、硅纳米管、硅纳米线或硅纳米薄膜，所述硅非金属复合材 料为硅-碳复合材料、硅-玻璃复合材料、硅-陶瓷复合材料、硅-导电聚合物复合材料或 硅氧化物，硅-金属复合材料为Mg2Si、NiSi、FeSi、FeSi2、TiSi或Cu 5Si。 在一个实施例中，所述负极活性材料为软碳、硬碳、中间相碳微球、聚并苯和聚苯 胺中的至少一种。 在一个实施例中，所述负极活性层的材料按照质量份数还包括0份~8份的导电 剂和2份~10份的粘结剂，所述负极活性层的厚度为40 μ m~100 μ m。 在一个实施例中，所述钝化锂粉为核壳结构，所述钝化锂粉的核为锂粉，所述钝化 锂粉的壳为难溶于水的无机锂盐。 在一个实施例中，所述无机锂盐为Li2C03、Li 3P04、LiF和LiA102中的至少一种。 在一个实施例中，所述预锂化层按照质量份数包括40份~60份的所述钝化锂粉 和2份~10份的粘结剂，所述预锂化层的厚度为2 μ m~12 μ m。 -种上述的锂离子电容器负极片的制备方法，包括如下步骤： 在所述负极集流体上涂布负极活性浆料形成负极活性浆料层，烘干后辊压，所述 负极活性浆料层形成负极活性层，所述负极活性浆料的材料包括硅基材料和可嵌入/脱出 锂离子的负极活性材料；以及 在所述负极活性层上喷涂或溅镀预锂化浆料形成预锂化浆料层，烘干后辊压，所 述预锂化浆料层形成预锂化层，得到所述负极片，所述预锂化浆料的材料包括钝化锂粉。 -种卷绕型锂离子电容器，包括卷绕型电芯、电解液以及电容器壳体；所述卷绕型 电芯由正极片、隔膜和负极片依次层叠后卷绕形成，所述负极片为上述的锂离子电容器负 极片，所述卷绕型电芯和所述电解液均容置于所述电容器壳体内； 所述正极片在所述卷绕型电芯的一端超出所述隔膜和所述负极片，所述负极片在 所述卷绕型电芯的另一端超出所述隔膜和所述正极片。 这种锂离子电容器负极片包括负极集流体、负极活性层和预锂化层，负极活性层 的材料包括硅基材料和可嵌入/脱出锂离子的负极活性材料，硅基材料容量大且其预嵌锂 后的体积膨胀弥补了预锂化层消失留下的空间。 这种锂离子电容器负极片应用于锂离子电容器时，不会因为预嵌锂完成后预锂化 层消失而引起电芯松动、变形，能够较好的完成预嵌锂，同时降低了锂离子电容器的阻抗， 提高了锂离子电容器的功率密度，并提高了锂离子电容器的使用寿命。【附图说明】 图1为一实施方式的锂离子电容器负极片制备方法的流程图； 图2为一实施方式的卷绕型锂离子电容器的结构示意图； 图3为如图2所示的卷绕型锂离子电容器的电芯展开示意图； 图4为实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电容器负极片，其特征在于，包括负极集流体、设置在所述负极集流体上的负极活性层和设置在所述负极活性层上的预锂化层，所述负极活性层的材料包括硅基材料和可嵌入/脱出锂离子的负极活性材料，所述预锂化层的材料包括钝化锂粉。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗旭芳，陈宇澄，王臣，姜冬冬，袁美蓉，杨红平，宋宇，徐永进，
申请(专利权)人：万星光电子东莞有限公司，深圳清华大学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。