【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电容器及其制备方法和用途
[0001]本专利技术属于储能领域,涉及一种锂离子电容器及其制备方法和用途。
技术介绍
[0002]锂离子电容器是一种介于双电层电容器和锂离子电池之间的储能器件,结合了双电层电容器高功率密度、长循环寿命和锂离子电池高能量密度的优点,在轨道交通,公共交通、船舶交通、电机车、AGV、重载设备、储能等领域得到广泛的关注和应用。
[0003]磷酸铁锂具有优异的安全性能、高温性能、环保无污染的特点,广泛用于锂离子电池正极材料,但其低温性能差,内阻大和锂离子迁移速率低造成倍率性能差,直接限制了磷酸铁锂在锂离子电容器中的推广应用。
[0004]CN109994724A中公开了一种高比能量锂离子电池,正极活性物质采用复合多孔炭的磷酸铁锂或掺杂金属后裹覆多孔炭层的微纳结构磷酸铁锂,负极活性物质采用硬碳材料或由硬碳材料包覆纳米硅或纳米硅裹覆导电层后与硬碳材料复合,制备的锂离子电池具有高比能量、高倍率充放电、长循环寿命和优越的低温性能。但锂离子电池的制备仅着眼于正负极材料的组合配对,未对整个单体的制作工艺包括正负极片的制作工艺、隔膜、电解液、集流体等进行优化改善。
[0005]CN102751496A公开了一种通过制备Fe2O3/石墨烯复合物作为前驱体,然后通过溶剂热反应得到LiFePO4/石墨烯复合物的制备方法,然而其过程比较繁琐,所得复合材料的电化学性能不稳定。同时现在制备石墨烯成本过高,同时中国石墨烯产量不高,使用石墨烯制备得到的复合电极材料性能并没有特别大的提升,所以使磷 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电容器,其特征在于,所述锂离子电容器包括正极、负极、隔膜和电解液;所述正极的材料包括磷酸铁锂、双电层材料、导电剂和粘结剂;所述负极的材料包括晶面间距d002至少为0.345nm的碳材料、导电剂和粘结剂。2.根据权利要求1所述的锂离子电容器,其特征在于,所述磷酸铁锂、双电层材料、导电剂和粘结剂的质量比为(45~90):(5~45):(3~10):(2~10);优选地,所述磷酸铁锂的D50为0.5~10μm;优选地,所述双电层材料的比表面积为800~3600m2/g;优选地,所述双电层材料包括多孔碳材料;优选地,所述磷酸铁锂和多孔碳材料的质量比为(1~18):1;优选的,所述多孔碳材料包括活性炭、碳纳米管、介孔碳、碳气凝胶、骨架炭或石墨烯中的任意一种或至少两种的组合;优选地,所述正极的材料中的导电剂包括炭黑、导电石墨、气相生长碳纤维、碳纳米管或石墨烯中的任意一种或至少两种的组合;优选地,所述正极的材料中的粘结剂包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、聚丙烯腈或聚丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的锂离子电容器,其特征在于,所述晶面间距d002至少为0.345nm的碳材料、导电剂和粘结剂的质量比为(80~98):(0.001~10):(2~10);优选地,所述晶面间距d002至少为0.345nm的碳材料包括硬碳和/或软碳;优选地,所述硬碳的D50为0.5~15μm;优选地,所述硬碳的晶面间距d002大于或等于0.38nm;优选地,所述软碳的D50为2~20μm;优选地,所述软碳的晶面间距d002大于或等于0.345nm;优选地,所述负极的材料中的导电剂包括炭黑、导电石墨、气相生长碳纤维、碳纳米管或石墨烯中的任意一种或至少两种的组合;优选地,所述负极的材料中的粘结剂包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、聚丙烯腈或聚丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1-3任一项所述的锂离子电容器,其特征在于,所述隔膜包括纤维素隔膜、PET无纺布隔膜、芳纶隔膜、PET无纺布陶瓷填充隔膜、PE陶瓷涂覆隔膜或PP陶瓷涂覆隔膜中的任意一种或至少两种的组合;优选地,所述隔膜的孔隙率大于或等于45%;优选地,所述隔膜的透气度小于或等于200s/100mL。5.根据权利要求1-4任一项所述的锂离子电容器,其特征在于,所述电解液包括六氟磷酸锂、溶剂和添加剂;优选地,所述六氟磷酸锂的摩尔浓度为0.8~1.5mol/L;优选地,所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯和丙酸乙酯;以溶剂和添加剂的质量总和为100%计:优选地,所述碳酸乙烯酯在所述电解液中的质量分数为7~13wt%;优选地,所述碳酸甲乙酯在所述电解液中的质量分数为7~13wt%;优选地,所述乙酸乙酯在所述电解液中的质量分数为70~80wt%;
优选地,所述丙酸乙酯在所述电解液中的质量分数为1~5wt%;优选地,所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和硫酸乙烯酯;优选地,所述碳酸亚乙烯酯在所述电解液中的质量分数为1~2wt%;优选地,所述氟代碳酸乙烯酯...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨重阳,夏恒恒,徐雪茹,索路路,薛鑫,孙超,安仲勋,
申请(专利权)人:上海奥威科技开发有限公司,
类型:发明
国别省市:
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