[发明专利]一种长寿命的锂离子混合超级电容器

权利要求书

1.一种长寿命的锂离子混合超级电容器，其特征在于该电容器由正极片、负极片、介于正负极片之间的隔膜以及电解液组成；所述的正极片是涂覆有多孔炭、导电剂和粘结剂的混合物的铝箔，所述的负极片是涂覆有多孔NbN、导电剂和粘结剂的混合物的铜箔，所述的隔膜为聚烯烃树脂隔膜，所述的电解液为有机锂盐电解液。

2.如权利要求1所述的超级电容器，其特征在于正极片中，多孔炭、导电剂和粘结剂的混合物的组成为多孔炭80～90wt%、导电剂5～10wt%、粘结剂5～10wt%；多孔炭为活性炭、碳纳米管、炭纤维或介孔炭；导电剂为石墨粉、炭黑或乙炔黑；粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或水溶性橡胶，粘结剂的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

3.如权利要求1所述的超级电容器，其特征在于负极片中，多孔NbN、导电剂和粘结剂的混合物的组成为多孔NbN70～90wt%、导电剂5～20wt%、粘结剂5～10wt%；导电剂为石墨粉、炭黑或乙炔黑；粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或水溶性橡胶，粘结剂的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

4.如权利要求1所述的超级电容器，其特征在于聚烯烃树脂隔膜的厚度为20μm～50μm。

5.如权利要求1所述的超级电容器，其特征在于有机锂盐电解液的电解质为LiPF6或LiBF4；有机溶剂为碳酸乙烯酯与碳酸二乙酯的混合溶液或碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯的混合溶液。

6.如权利要求1所述的超级电容器，其特征在于超级电容器的形状为圆筒型、方型和纽扣型，其外壳采用有机塑料、金属材料或者金属有机材料的复合材料。

7.一种长寿命的锂离子混合超级电容器的制备方法，其特征在于该方法步骤为：

1）多孔NbN的制备

将氧化铌放置到管式炉中，在1~5℃/min的升温速率下升温到600~1000℃，在惰性气体，即Ar或N2，和NH3的混合气氛中保温2~4h，自然降温后取出即可获得多孔NbN，混合气体中NH3的体积含量为10~40%；

2）正极片的制备

将多孔炭80～90wt%、导电剂5～10wt%、粘结剂5～10wt%混合均匀后，涂覆在金属铝箔上，将涂覆电极材料后的铝箔辊压成片并烘干，最后将电极片裁切成为长方形或圆形；所述的多孔炭为活性炭、碳纳米管、炭纤维或介孔炭；导电剂为石墨粉、炭黑或乙炔黑；粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或水溶性橡胶，粘结剂的溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP）；

3）负极片的制备

将多孔NbN70～90wt%、导电剂5～20wt%、粘结剂5～10wt%混合均匀后，涂覆在金属铜箔上，将涂覆电极材料后的铜箔辊压成片并烘干，最后将电极片裁切成为长方形或圆形；所述的导电剂为石墨粉、炭黑或乙炔黑；粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或水溶性橡胶，粘结剂的溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP）；

4）负极片预嵌锂

将负极片放入可拆式电池中，用Li片作为对电极和参比电极，在低电流密度（0.05A/g~0.3A/g）下循环充放电10余次，最后截止电位调整到0.01V；

5）锂离子混合电容器组装

在氩气保护的手套箱中，将预嵌锂后的负极片、隔膜和正极片依次叠加，组成紧密结构，注入电解液。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于负极/正极的电极活性物质质量比在3:1~1:3之间调节。