[发明专利]一种电容电池用负极材料、电容电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电容电池用负极材料、电容电池及其制备方法，属于电容器技术领域。本发明电容电池用负极材料主要由以下重量百分含量的组分组成：锂粉0.5％～10.0％，硅粉90％～99.5％，成本低，降低了负极的反应电位，提高了电容电池的电压，进而提高了电容电池的能量密度。本发明电容电池，采用传统的超级电容器采用的多孔碳材料为正极活性材料，以硅粉和锂粉混合组成的材料为负极活性材料，提高电容电池的电压和能量密度。本发明电容电池制备方法，负极材料制备中不使用溶剂，提高了制备的粉体材料与集流体的结合性，提高负极极片的稳定性，同时减少电池制备过程中有机溶剂的耗费和环境污染。

技术领域

本发明属于电容器技术领域，具体涉及一种电容电池用负极材料，电容电池及其制备方法。

背景技术

超级电容器，又叫电化学电容器，其工作原理是在电极与电解液界面形成空间电荷层(双电层)，依靠这种电双层积蓄电荷，实现充放电能。超级电容器在电动汽车、混合燃料汽车、特殊载重车辆、风能、太阳能、国防军工、电力、铁路、通讯、消费性电子产品等方面有着巨大的应用价值和市场潜力，被世界各国广泛关注，但是超级电容器的比能量仍旧比较低，而电池的比功率较低，因此需要解决提高超级电容器容量的问题。目前提高双电层电容器的能量密度的一个途径是提高电容器的电极材料容量来提升能量密度。

电极材料是影响超级电容器容量的决定因素，理想的电极材料要求结晶度高、导电性好、比表面积大、微孔集中在一定的范围内，现有的电双层电容器电极材料主要有活性炭系列和过渡金属氧化物系列。目前对于活性碳材料的研究也实现了制备获得比表面积超过2000m²/g，但是实际利用率不超过30％。有效比表面积小，单纯的完全采用活性碳材料作为电容器的电极材料制备的电容器的电容量不高；而过渡金属氧化物的成本太高，无法推广使用。为了进一步提高超级电容器的比能量，1995年，D.A.Evans等提出了把理想极化电极和法拉等反应电极结合起来构成混合电容器的概念；1997年，ESMA公司公开了NiOOH/AC混合电容器的概念，揭示了蓄电池材料和电化学电容器材料组成的新技术；2001年，G.G.Amatucci报告了有机体系锂离子电池材料和活性炭组合的Li₄Ti₅O₁₂/AC电化学混合电容器，是电化学混合电容器发展的又一里程碑，然而此电化学混合电容器存在功率密度低且能量密度低的问题。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的之一在于提供一种电容电池用负极材料，降低负极反应电位，提高电容电池电压，提高电容电池的能量密度。

本发明的目的之二在于提供一种电容电池。

同时，本发明还在于提供一种电容电池的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电容电池用负极材料，该负极材料的活性材料主要由以下重量百分含量的组分组成：锂粉0.5％～10.0％，硅粉90％～99.5％。

所述硅粉为商业用硅粉。

所述锂粉为惰性锂粉。

一种使用上述负极材料的电容电池，包括正极、负极、介于所述正极和负极之间的隔膜及电解液，其特征在于，所述正极包括正极集流体以及涂布在所述正极集流体上的正极材料，所述正极材料包括正极活性材料、第一粘结剂、第一导电剂，所述正极活性材料为多孔碳材料；所述负极包括负极集流体及涂布在负极集流体上的负极材料，所述负极材料包括负极活性材料、第二粘结剂及第二导电剂。

所述正极活性材料、第一粘结剂的质量比为90～95：5～10；所述正极活性材料、第一导电剂的质量比为10～30:1。

所述多孔碳材料的比表面积为1000m²/g～2600m²/g。