电极制备方法及超级锂电容制备方法技术

本发明专利技术提供一种电极制备方法及超级锂电容制备方法，所述电极的制备方法包括如下步骤：a）将活性物质粉料、导电剂粉料及粘结剂粉料按照比例搅拌混合；b）将混合粉料压制成干膜；c）将干膜压制到有导电图层的金属箔上，形成所述电极。本发明专利技术的优点在于，在保持传统超容高比功率特点的同时兼具更高的能量密度，活性非质子离子通过体系电化学方法激活获得储能功能，而这在工业生产中非常容易实现，避免了现有文献提到的复杂、耗时、耗能的工艺过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超级锂电容领域，尤其涉及一种电极制备方法及超级锂电容制备方法。
技术介绍
超级电容，即超级电容器，又称“电化学电容器”，是一种鉴于传统物理电容(即电解电容器)和化学电池之间的新型二次化学电源储能装置，同时具有电解电容的功率特性和电池的能量储能优势。此外，相对于传统电容和电池，超级电容显著优势还包括长循环寿命(可达10万次以上)、更宽的使用温度区间(-40～70℃)以及更高的安全性和可靠性，在家庭、工业、交通和军事等领域用途广泛。传统超级电容由于受到电荷储存机理和湿法电极制备工艺的限制，能量密度相比电池只有十分之一左右(即5-7Wh/kg)，因而在许多应用场合中受到限制。为了克服这一瓶颈，各国科学家试图利用电池高能量优势，将电池中的某一电极(正极或负极)引入到电容中以提升体系的能量密度。首先引入这一概念的是俄罗斯的Econd和Esma公司(1990年)，他们用烧结镍电极替代传统的超容正极，将电容的能量密度提高到8-10Wh/kg，但这一能量密度数值与电池相比，差距仍然很大。随着日本科学家2006年提出锂离子电容器(Li-ion Capacitor, LIC)概念后，各国科学家和研究机构迅速将其列为了超容发展的最新方向。锂离子电容器首先由日本东京农工大学率先开发、富士重工技术改进后逐渐成型。其基本技术思路是预先将锂离子通过“短接”方式引入到以硬碳为代表的碳材料中(即预嵌锂技术)，实现能量的预先“储存”，然后与活性碳材料为代表的正极材料组合，构成比传统电容更高比能量的混合型超容(CN101138058B)。后来的开发者基本按照此思路，仅仅是在锂离子来源(如采用锂金属片、超细纳米锂粉包覆电极或者通过电化学引入第三极等)有所不同。从工业生产角度看，现有技术要么存在嵌锂量难以控制、产品一直性差，要么工艺复杂，成本居高不下，抑或是锂引入产生的安全隐患等无法消除。最近宁波南车新能源科技有限公司公开了将制作好的裸电芯直接放入电解液中，通过充放电方式对负极进行预嵌锂的方法(CN104681311A)，在一定程度上解决了工业化生产问题，但显然，该技术仍然需要后续处理工艺，对生产成本控制不利。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种电极制备方法及超级锂电容制备方法，其能够在保持传统超容高比功率特点的同时兼具更高的能量密度。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种电极的制备方法，包括如下步骤：a）将活性物质粉料、导电剂粉料及粘结剂粉料按照比例搅拌混合；b）将混合粉料压制成干膜；c）将干膜压制到有导电图层的金属箔上，形成所述电极。进一步，在步骤a）中，所述活性物质粉料、导电剂粉料及粘结剂粉料混合的温度范围为50~100摄氏度。进一步，在步骤a）中，所述搅拌的转速为：1000-3000rpm。进一步，在步骤a）中，搅拌时间为1~2小时。进一步，在步骤a）中，所述活性物质粉料、导电剂粉料及粘结剂粉料的的比例为20~90：1~10：0.5~15。进一步，在步骤c）中，采用热压复合的方法将干膜压制到有导电图层的金属箔上。进一步，热压复合的温度范围为80~120摄氏度。本专利技术还提供一种超级锂电容的制备方法，包括如下步骤：采用上述电极的制备方法制备正极及负极；在所述正极或负极预置锂源；将制作好的的正极、负极及隔离膜制成电芯；将所述电芯装入壳体，经过焊接、干燥、注液、封口制成超级锂电容；激活超级锂电容。进一步，所述的锂源为LiF或Li2CO3包覆的纳米级锂粉。进一步，所述正极的活性物质选自活性碳、介孔碳、纳米碳中的一种或多种与金属氧化物的复合物，所述负极的活性物质选自具有嵌锂/脱锂功能的碳材料、钛氧化物、硅氧化物、锡氧化物中的一种或多种。本专利技术的优点在于，在保持传统超容高比功率特点的同时兼具更高的能量密度，活性非质子离子，例如锂离子、钠离子，通过体系电化学方法激活获得储能功能，而这在工业生产中非常容易实现，避免了现有文献提到的复杂、耗时、耗能的工艺过程。附图说明图1是本专利技术电极的制备方法的步骤示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术提供的电极制备方法及超级锂电容制备方法的具体实施方式做详细说明。参见图1，本专利技术电极的制备方法包括如下步骤：步骤S10、将活性物质粉料、导电剂粉料及粘结剂粉料按照比例搅拌混合。所述活性物质粉料、导电剂粉料及粘结剂粉料混合的温度范围为50~100摄氏度，其混合比例范围为20~90：1~10：0.5~15，可采用高速搅拌机混合所述活性物质粉料、导电剂粉料及粘结剂粉料，所述搅拌转速为500-5000rpm，优选地，所述搅拌速度为500-3000rpm，所述混合时间为1~2小时。在后续超级锂电容中，所述电极可作为正极及负极，若所述电极作为正极，则所述活性物质为活性碳、介孔碳、纳米碳中的一种或多种与金属氧化物的复合物，优选地，所述金属氧化物为锰氧化物、铁氧化物、钴氧化物、镍氧化物、钒氧化物、铟氧化物、钨氧化物以及它们的复合物中的一种或多种。若所述电极作为负极，则所述活性物质为具有嵌锂/脱锂功能的碳材料、钛氧化物、硅氧化物、锡氧化物的一种或多种，所述碳材料为石墨化碳、介孔碳、硬碳、可膨胀石墨、石墨烯以及它们的复合物中的一种或多种。所述导电剂及粘结剂可采用本领域常规的导电剂及粘结剂，例如，如Super P Li、导电石墨、导电炭黑等。步骤S11、将混合粉料压制成干膜。在本具体实施方式中可采用碾压机碾压所述混合粉料。步骤S12、将干膜压制到有导电图层的金属箔上，形成所述电极。在本具体实施方式中，可采用热压复合的方法将干膜压制到有导电图层的金属箔上，热压复合的温度范围为80~120摄氏度。所述金属箔可以为铜箔或铝箔。采用上述方法形成的电极在保持传统超容高比功率特点的同时兼具更高的能量密度。本专利技术还提供一种超级锂电容的制备方法，所述方法包括如下步骤：a）采用上述电极的制备方法制备正极及负极。所述正极的活性物质为活性碳、介孔碳、纳米碳中的一种或多种与金属氧化物的复合物，其中金属氧化物优选为锰氧化物、铁氧化物、钴氧化物、镍氧化物、钒氧化物、铟氧化物、钨氧化物以及它们的复合物。所述负极的活性物质为具有嵌锂/脱锂功能的碳材料、钛氧化物、硅氧化物、锡氧化物的一种或几种，其中，所述碳材料优选为石墨化碳、介孔碳、硬碳、可膨胀石墨、石墨烯以及它们的复合物中的一种或多种。b）在所述正极或负极预置锂源。在本具体实施方式中，在所述正极预置锂源，所述预置锂源的方法为：将制作好的锂源浆料用刷涂、喷涂或涂布方式覆于正极表面，经烘干、碾压、裁片、真空干燥制作成预置锂源复合正极。所述的锂源为锂粉，优选为LiF或Li2CO3包覆的纳米级锂粉。c）将制作好的的正极、负极及隔离膜制成电芯；在本具体实施方式中，通过卷绕或者叠片方式制成电芯。所述隔离膜为聚乙烯微孔隔离膜、聚丙烯微孔隔离膜、纤维素隔离膜、无纺布隔离膜或上述材料两者及两者以上构成的复合膜。d）将所述电芯装入壳体，经过焊接、干燥、注液、封口制成超级锂电容。所述壳体可以为铝壳、不锈钢壳或塑铝膜等耐腐蚀和电化学稳定材料。所述注液即为注射电解液，在所述电解液中，溶质为锂盐、钠盐、季铵盐、叔铵盐中的一种或几种，锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂，三氟甲基磺酸锂、二（三氟甲基磺酸）本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： a）将活性物质粉料、导电剂粉料及粘结剂粉料按照比例搅拌混合； b）将混合粉料压制成干膜； c）将干膜压制到有导电图层的金属箔上，形成所述电极。

【技术特征摘要】
1.一种电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： a）将活性物质粉料、导电剂粉料及粘结剂粉料按照比例搅拌混合； b）将混合粉料压制成干膜； c）将干膜压制到有导电图层的金属箔上，形成所述电极。2.根据权利要求1所述的电极的制备方法，其特征在于，在步骤a）中，所述活性物质粉料、导电剂粉料及粘结剂粉料混合的温度范围为50~100摄氏度。3.根据权利要求1所述的电极的制备方法，其特征在于，在步骤a）中，所述搅拌的转速为：500-3000rpm。4.根据权利要求1所述的电极的制备方法，其特征在于，在步骤a）中，搅拌时间为1~2小时。5.根据权利要求1所述的电极的制备方法，其特征在于，在步骤a）中，所述活性物质粉料、导电剂粉料及粘结剂粉料的的比例为20~90：1~10：0.5~15。6.根据权利要求1所述的电极的制备方法，其特征在于，在步骤c）中，采...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华，
申请(专利权)人：凌容新能源科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31