锂离子电容器及其负极极片及制备方法技术

本发明专利技术提供一种锂离子电容器及其负极极片及制备方法。锂离子电容器负极极片包括：集流体铜箔；活性物层，设置在集流体铜箔上且具有嵌入和/或脱出锂离子性能的活性物质；以及预锂化物层，设置在活性物层上。锂离子电容器负极极片的制备方法包括步骤：在集流体铜箔上涂布活性物质浆料并烘干及辊压，其中活性物质浆料含有嵌入和/或脱出锂离子性能的活性物质；以及在涂布活性物质浆料并烘干之后的集流体铜箔上喷涂或溅镀预锂化浆料并烘干及辊压，得到锂离子电容器负极极片。锂离子电容器包括：负极极片，采用上述方法制备的锂离子电容器负极极片。具有每层负极极片嵌锂均匀、产品一致性好、预嵌锂时间短、预定量的锂被负极所承载控制有效等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种储能电子器件，尤其涉及ー种。
技术介绍
近年来，随着环保低碳理念的逐步推广，清洁能源技术再度成为科技创新的热点。其中，锂离子电容器被认为是满足人们在エ业和生活中能量需求的有效解决方案之一。锂离子电容器是ー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。在锂离子电容器负极极片预嵌入锂离子的一种为锂箔贴覆法，即使配置于锂离子电容器単元上下两端的锂片和锂离子电容器负极进行电化学接触，然后注入电解液对负极进行预嵌锂，但这种嵌锂エ艺，由于负极极片在承载锂离子时，需要穿越正极箔的屏障，所以在进行嵌锂エ艺时，耗时过长，且嵌锂不均匀，进而导致锂离子电容器产品性能的一致性不高、良品率低。在锂离子电容器负极极片预嵌入锂离子的另ー种为日本富士重工业株式会社公开的ー种锂离子电容器的制造技术，该技术通过引入了第三极“锂扱”，该锂极通常采用单质锂片或锂合金，且使正负极集流体采用了具有贯穿孔特性的铝箔和铜箔；然后将锂极置于的锂离子电容器単元的上下两端，注入电解液，此时，锂极便开始释放锂离子而向负极进行嵌锂，这种结构的优点吋，由于其正负极集流体采用了具有贯穿孔特性的铝箔和铜箔，因此，其嵌锂相对均匀，但是，也带来了几项技术缺陷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エ艺复杂，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，另外，其负极预嵌入锂离子时间仍较长，尤其是远离锂极端的负极极片，且每层负极极片的承载锂量也差异较大。此外，在上述技术中，因为配置于锂离子电容器単元内的锂极为单质锂片，由于锂单质的化学活性高，容易与空气中的水分和氧气发生化学反应，所以在引入锂电极的操作吋，需要在无水无氧的外界环境中进行，对エ业化生产环境要求较高。此外，在上述技术中，除了每层负极极片的承载量不同之外，而且在现有的方法中，预定量的锂是否被负极所承载难以控制。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的是提供ー种，其能使每层负极极片的嵌锂均匀、进而使得产品的一致性好。本专利技术的另一目的在于提供ー种，其大大缩短预嵌锂时间。本专利技术的又一目的在于提供ー种，其有效控制预定量的锂被负极所承载。本专利技术的再一目的在于提供ー种，其降低了内阻(ESR)提高了集流体的导电性。本专利技术的还一目的在于提供ー种，其降低了エ业化生产环境要求。本专利技术的又一目的在于提供ー种，其能降低成本。为了实现本专利技术的上述目的，在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了ー种锂离子电 容器负极极片，包括集流体铜箔；活性物层，设置在集流体铜箔上且具有嵌入和/或脱出锂离子性能的活性物质；以及预锂化物层，设置在所述活性物层上。为了实现本专利技术的上述目的，在本专利技术的第二方面，本专利技术提供了ー种锂离子电容器负极极片的制备方法，其包括步骤在集流体铜箔上涂布活性物质浆料并烘干及辊压，其中所述活性物质浆料含有嵌入和/或脱出锂离子性能的活性物质；以及在涂布所述活性物质浆料并烘干之后的集流体铜箔上喷涂或溅镀预锂化浆料并烘干及辊压，得到锂离子电容器负极极片。为了实现本专利技术的上述目的，在本专利技术的第三方面，本专利技术提供一种锂离子电容器，其包括正极极片；负极极片，采用根据上述根据本专利技术第二方面所述的锂离子电容器负极极片的制备方法制备的锂离子电容器负极极片；隔膜，设置于正极极片和负极极片之间；以及电解液，包括非水有机溶剂以及溶于非水有机溶剂的锂盐。本专利技术的有益效果如下。在本专利技术中，因为采用的是直接在负极极片上再涂布或溅镀ー层预锂化浆料并进行烘干和辊压得到薄且致密的锂化层，可以容易地控制负极极片承载锂的均匀性，且可以精确地控制锂承载的量，提高锂离子电容器的电化学性能的一致性。在本专利技术中，因为预锂化浆料直接均匀地设置在负极极片表面，当锂离子电容器注入电解液时，就可以快速且均匀地对负极进行承载锂离子，大大缩短了承载锂的时间。在本专利技术中，采用喷涂或溅镀预锂化浆料，可以通过精确控制喷涂或溅镀的预锂化浆料的厚度，进而精确控制负极的载锂量。在本专利技术中，集流体铜箔为常用的金属箔，无需像
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那样进行开孔处理，从而不会带来因改变集流体而引入内阻(ESR)变大；此外，无需开ロエ序，简化了エ序，降低了生产成本。在本专利技术中，预锂化浆料中的锂粉为钝化处理后的锂粉，即单质金属锂粉表面附着有一层钝化膜，所以可以稳定存在于普通的干燥房内，即在エ业化生产时只需在干燥间内操作便可，对操作环境要求不高。附图说明图1为涂布锂化浆料厚度与単位面积(cm2)的负极极片承载锂量的对应关系图谱；图2为本专利技术实施例制作的锂离子电容器的充放电曲线；图3为本专利技术实施例制作的锂离子电容器的循环/效率和比容量曲线。具体实施例方式下面详细说明根据本专利技术的。首先说明根据本专利技术第一方面的锂离子电容器负极极片。根据本专利技术第一方面的锂离子电容器负极极片包括集流体铜箔；活性物层，设置在集流体铜箔上且具有嵌入和/或脱出锂离子性能的活性物质；预锂化物层，设置在所述活性物层上。在根据本专利技术第一方面的锂离子电容器负极极片中，优选地，所述嵌入和/或脱出锂离子性能的活性物质可以为石墨、硬碳、中间相碳微球、聚并苯以及聚苯胺中的ー种或它们的混合物。 在根据本专利技术第一方面的锂离子电容器负极极片中，优选地，所述预锂化层包括钝化处理后的锂粉。优选地，所述钝化处理后的锂粉为核壳结构，所述核壳结构内部为锂粉而表面为无机材料；所述无机材料优选为难溶于水的无机锂盐。所述难溶于水的无机锂盐可选自LiC03、LiF、LiN、Li3PO4中的ー种或它们的混合。其次说明根据本专利技术第二方面的锂离子电容器负极极片的制备方法。根据本专利技术第二方面的锂离子电容器负极极片的制备方法包括步骤在集流体铜箔上涂布活性物质浆料并烘干及辊压，其中所述活性物质浆料含有嵌入和/或脱出锂离子性能的活性物质；以及在涂布所述活性物质浆料并烘干之后的集流体铜箔上喷涂或溅镀预锂化浆料并烘干及辊压，得到锂离子电容器负极极片。在根据本专利技术第二方面所述的锂离子电容器负极极片的制备方法中，优选地，所述嵌入和/或脱出锂离子性能的活性物质为石墨、硬碳、中间相碳微球、聚并苯以及聚苯胺中的ー种或它们的混合物。在根据本专利技术第二方面所述的锂离子电容器负极极片的制备方法中，优选地，所述预锂化浆料包括钝化处理后的锂粉、溶剂以及粘结剂。所述钝化处理后的锂粉优选为核壳结构，所述核壳结构通过在锂粉表面包覆一层无机材料形成。所述无机材料优选为难溶于水的无机锂盐。所述难溶于水的无机锂盐可选自LiC03、LiF、LiN、Li3P04中的ー种或它们的混合。所述溶剂优选为脂肪烃、环烃、芳烃、对称醚、不对称醚、环醚、四氢呋喃中的ー种或它们的混合物。所述粘结剂优选为聚偏ニ氟こ烯、こ烯丙烯ニ烯三元共聚物、こ烯丙烯ニ烯単体、こ烯丙烯酸、こ烯醋酸こ烯酯、丁苯橡胶中的ー种或它们的混合物。在根据本专利技术第二方面所述的锂离子电容器负极极片的制备方法中，优选地，所述喷涂或溅镀预锂化浆料通过涂布机涂布、丝网印刷机刷镀或喷涂机喷涂的镀膜方式来进行。在根据本专利技术第二方面所述的锂离子电容器负极极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电容器负极极片，包括：集流体铜箔；其特征在于，所述锂离子电容器负极极片还包括：活性物层，设置在集流体铜箔上且具有嵌入和/或脱出锂离子性能的活性物质；以及预锂化物层，设置在所述活性物层上。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电容器负极极片，包括 集流体铜箔； 其特征在于，所述锂离子电容器负极极片还包括 活性物层，设置在集流体铜箔上且具有嵌入和/或脱出锂离子性能的活性物质；以及 预锂化物层，设置在所述活性物层上。2.根据权利要求1所述的锂离子电容器负极极片，其特征在于，所述嵌入和/或脱出锂离子性能的活性物质为石墨、硬碳、中间相碳微球、聚并苯和聚苯胺中的一种或它们的混合物。3.根据权利要求1所述的锂离子电容器负极极片，其特征在于，所述预锂化物层包括钝化处理后的锂粉。4.根据权利要求3所述的锂离子电容器负极极片，其特征在于， 所述钝化处理后的锂粉为核壳结构，所述核壳结构内部为锂粉而表面为无机材料，所述无机材料难溶于水的无机锂盐，所述难溶于水的无机锂盐选自LiC03、LiF、LiN、Li3PO4中的一种或它们的混合。5.一种锂离子电容器负极极片的制备方法，包括步骤 在集流体铜箔上涂布活性物质浆料并烘干及辊压，其中所述活性物质浆料含有嵌入和/或脱出锂离子性能的活性物；以及 在涂布所述活性物质浆料并烘干之后的集流体铜箔上喷涂或溅镀预锂化浆料并烘干及辊压，得到锂离子电容器负极极片。6.根据权利要求5所述的锂离子电容器负极极片的制备方法，其特征在于，所述嵌入和/或脱出锂离子性能的活性物质为石墨、硬碳、中间相碳微球、聚并苯和聚苯胺中的一种或它们的混合物。7.根据权利要求5所述的锂离子电容器负极极片的制备方法，其特征在于，所述预锂化浆料包括钝化处理后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王臣，陈宇澄，赵方辉，徐永进，袁美蓉，刘伟强，
申请(专利权)人：万裕三信电子东莞有限公司，深圳清华大学研究院，
类型：发明
国别省市：