一种锂离子超级电容器制造技术

本发明专利技术涉及一种锂离子超级电容器，包括正极、隔膜，还包括集流体，正极和集流体分别置于隔膜二侧，正极和集流体与隔膜相贴接。经过本发明专利技术的组装的锂离子超级电容器，和目前锂离子超级电容器相比，无论在能量密度模式功率密度方面，均有相当大的提升，与目前的锂离子电池相比，在保持功率密度优势的同时，在能量密度方面能够达到或接近锂离子电池水平，所以极具使用价值。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子超级电容器
本专利技术涉及电化学储能领域，具体的说是涉及一种锂离子超级电容器。
技术介绍
锂离子超级电容器作为一种储能器件，具有安全性高，使用寿命长，功率高等优点，它结合了普通的双电层电容器和锂离子电池的优势，所以在移动通讯、启动电源、备用电源等领域都有更好的应用前景。锂离子超级电容器具有以下特点：(1)相对于锂离子电池来说，拥有更高的功率密度，在大电流应用场合特别是高能脉冲环境，可以更好的满足功率要求。(2)充放电循环时间很短，远远小于蓄电池的充放循环时间。(3)电池使用寿命长，终身无须维护。(4)运行温度宽可以在-45～85℃的范围内正常工作。锂离子电容器一个电极采用能量密度更高的锂离子电极材料，另一极采用具有双电层储能的活性炭材料。活性炭材料可以作为负极材料，也可以作为正极材料。一般地，为了更高的能量密度，电解液均采用有机体系来提高锂离子电容器的工作电压。尽管锂离子电容器采用高能量密度的电极材料，但是仍有继续提高锂离子超级电容器能量密度的空间。
技术实现思路
本专利技术为了进一步提高锂离子超级电容器的能量密度，增加其实用性，提供一种高能量密度的锂离子超级电容器，及其组装方法。为实现上述目的，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种锂离子超级电容器，包括正极、隔膜，还包括集流体，正极和集流体分别置于隔膜二侧，正极和集流体与隔膜相贴接。正极、集流体、隔膜均浸没在电解液中构成高能量密度的锂离子超级电容器。所述的集流体为片状、网状或泡沫状，所述的金属材料为铜、铝、镍中一种或二种以上的合金。正极由活性炭、导电剂、胶黏剂混合制备而成，制备的方法包括涂布、擀压或喷涂，活性炭的面密度为：0.1-100mgcm-2，其中较优的是1-30mgcm-2，导电剂的面密度为：0.01-20mgcm-2，其中较优的是0.1-10mgcm-2，胶黏剂的面密度为0.01-20mgcm-2，其中较优的是0.1-10mgcm-2；所述的隔膜为聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、聚乙烯和聚丙烯复合隔膜、纤维素隔膜、玻璃纤维素隔膜或陶瓷膜。所述的电解液，包括溶剂和盐；所述的溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、乙二醇二甲醚、二氧戊环、四甘醇二甲基醚、1，4-丁内酯等中的一种或者二种以上混合而成；其中优选的是体积比为4：1-1：4的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯的任意两种组合和体积比为4：1-1：4的乙二醇二甲醚和二氧戊环的组合；优选体积比为1：1的组合。所述的盐包括LiN(SO3CF3)2、LiN(SO3CF2CF3)2、LiSO3CF3、LiBr、LiI、LiPF6、LiBOB中的一种或者二种以上；其中优选的是LiN(SO3CF3)2、LiSO3CF3、LiBOB中的一种或者二种以上，浓度0.1-10molL-1。本专利技术的有益效果是：1、由于采用的负极仅有集流体没有活性材料，将得到最大程度的锂离子超级电容器的能量密度。2、负极直接进行金属锂沉积或溶解，相对于钛酸锂、石墨等负极来说，具有更低的电位，能有效提高锂离子超级电容器的工作电压，进而提高电池能量密度。通过本专利技术制备的锂离子超级电容器器件的能量密度可达到30Whkg-1以上，功率密度为10KWkg-1以上。经过本专利技术的组装的锂离子超级电容器，和目前锂离子超级电容器相比，无论在能量密度模式功率密度方面，均有相当大的提升，与目前的锂离子电池相比，在保持功率密度优势的同时，在能量密度方面能够达到或接近锂离子电池水平，所以极具使用价值。附图说明图1为超级电容器的充放电性能。具体实施方式实施例1本专利技术提出的锂离子超级电容器可按以下方式实施：锂离子超级电容器的正极可采用涂布法制备。首先将活性炭、导电剂、聚偏氟乙烯,按照8：1：1的质量比混合均匀后，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP),电极浆料的固含量为15％，将混合均匀的电极浆料涂布于铝箔集流体上，70摄氏度烘干12小时，真空干燥，备用。锂离子超级电容器的负极仅使用铜箔。锂离子超级电容器的电解液中盐为LiPF6，溶剂为碳酸丙烯酯与碳酸二甲酯(体积比为1：1)，盐浓度为1molL-1。将正极、聚丙烯隔膜、铜箔依次组装在一起后，加注电解液后封装。加注电解液与活性炭的质量比为4：1。测试锂离子超级电容器性能。锂离子超级电容器的充放电程序如下所示。充放电截止电压为3.3V-4.8V，充放电电流为1Ag-1活性炭。超级电容器的充放电性能如图1所示。实施例2本专利技术提出的锂离子超级电容器可按以下方式实施：锂离子超级电容器的负极仅使用泡沫铜。锂离子超级电容器的正极可采用涂布法制备。首先将活性炭、导电剂、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶,按照8.5：1：0.25：0.25的质量比混合均匀后，加入一定量去离子水,电极浆料的固含量为30％，将混合均匀的电极浆料涂布于铝箔集流体上，50摄氏度烘干12小时，真空干燥，备用。锂离子超级电容器的电解液中的溶剂为碳酸丙烯酯与碳酸二甲酯(体积比为1：1)，盐1为LiPF6，盐1浓度为1molL-1，盐2为四氟硼酸四乙基铵，盐2的浓度为1molL-1。将正极、聚丙烯隔膜、铜箔依次组装在一起后，加注电解液后封装，加注电解液与活性炭的质量比为4：1。锂离子超级电容器的充放电程序如下所示。充放电截止电压为3.0V-4.0V，充放电电流为1Ag-1活性炭。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子超级电容器，包括正极、隔膜，其特征在于：还包括集流体，正极和集流体分别置于隔膜二侧，正极和集流体与隔膜相贴接。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子超级电容器，包括正极、隔膜，其特征在于：还包括集流体，正极和集流体分别置于隔膜二侧，正极和集流体与隔膜相贴接。2.按照权利要求1所述的锂离子超级电容器，其特征在于：正极、集流体、隔膜均浸没在电解液中构成高能量密度的锂离子超级电容器。3.按照权利要求1所述的锂离子超级电容器，其特征在于：所述的集流体为片状、网状或泡沫状，所述的金属材料为铜、铝、镍中一种或二种以上的合金。4.按照权利要求1所述的锂离子超级电容器，其特征在于:正极由活性炭、导电剂、胶黏剂混合制备而成，制备的方法包括涂布、擀压或喷涂，活性炭的面密度为：0.1-100mgcm-2，其中较优的是1-30mgcm-2，导电剂的面密度为：0.01-20mgcm-2，其中较优的是0.1-10mgcm-2，胶黏剂的面密度为0.01-20mgcm-2，其中较优的是0.1-10mgcm-2。5.按照权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲超，张华民，张洪章，李先锋，阎景旺，刘翠连，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21