[发明专利]超级锂离子电容器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种超级锂离子电容器及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展，人们对储能器件的能量密度和功率密度要求越来越高，常用的锂离子电池、双电层电容器等储能器件已经不能满足需求。超级锂离子电容器是一种新型绿色环保储能器件，集锂离子电池和双电层电容器优点于一身，具有功率密度大、能量密度高、循环性能好、使用寿命长、小型化等特点，在电子产品、风力发电、太阳能路灯、电动汽车等方面有着广泛的应用前景。

超级锂离子电容器的正极一般选用双电层电极，负极一般选用硬炭电极，通过对负极进行锂离子的预掺杂，使负极预先获得一定的储能能力，从而提高体系的能量密度。

目前，超级锂离子电容器的正极集流体和负极集流体均采用穿孔结构，以便对负极进行预掺杂处理，具有穿孔结构的集流体能够为超级锂离子电容器负极均匀且迅速的预掺杂锂离子提供通道，降低负极电位，提高超级锂离子电容器的能量密度和功率密度。

但是，这种预掺杂的方法涉及到的工艺非常复杂，主要体现在掺杂时间非常长，而且对原材料需要进行特殊处理，这对生产效率提高和成本降低有相当的难度。

因此，需要一种新型的超级锂离子电容器及其制作方法，解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种制备工艺简单，且集流体不需要特殊处理的超级锂离子电容器及其制备方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种超级锂离子电容器，包括外壳，在所述外壳内设置有正极及负极，所述正极与所述负极相对设置，隔膜设置在所述正极与所述负极之间，所述外壳内充有电解液，其中，所述正极包括正极集流体及设置在所述正极集流体上的正极活性物质层，所述负极包括负极集流体及设置在所述负极集流体上的负极活性物质层，所述正极活性物质层与所述负极活性物质层相对设置，所述正极集流体及所述负极集流体均为无孔集流体。

进一步，所述正极集流体为无孔的铝箔，所述负极集流体为无孔的铜箔。

进一步，所述正极活性物质层包括第一活性物质层及预嵌锂层，所述第一活性物质层设置在所述正极集流体表面，所述预嵌锂层设置在所述第一活性物质层表面。

进一步，所述预嵌锂层为金属锂片。

进一步，所述预嵌锂层的尺寸与所述第一活性物质层的尺寸相同。

进一步，所述正极活性物质的容量与所述负极活性物质的容量比值范围为1：1～1：4。

本发明还提供一种上述的超级锂离子电容器的制备方法，包括如下步骤：提供一正极集流体及一负极集流体，所述正极集流体及所述负极集流体均为无孔集流体；将第一活性物质涂覆在所述正极集流体上，形成第一活性物质层；将具有第一活性物质层的正极集流体制成正极极片；提供一预嵌锂层，将所述预嵌锂层覆盖在所述第一活性物质层表面，形成正极；将负极活性物质层涂覆在所述负极集流体上，涂覆有负极活性物质层的负极集流体制成负极；将正极、负极及隔膜制作形成电芯，并注入电解液，封装形成超级锂离子电容器单体；采用恒电流的方法对所述超级锂离子电容器单体进行充电，使所述负极获得预嵌锂源。

进一步，所述第一活性层物质包括按照预定比例混合的正极活性物质、导电剂及粘结剂。

进一步，所述预嵌锂层为金属锂片，将所述金属锂片压制在第一活性物质层表面。

进一步，将具有第一活性物质层的正极集流体制成正极极片的步骤为，将第一活性物质涂覆在正极集流体上后，经过烘干、碾压、裁切、真空干燥的步骤制成正极极片。

进一步，涂覆有负极活性物质层的负极集流体制成负极的步骤为，将负极活性物质涂覆在负极集流体上后，经过烘干、碾压、裁切、真空干燥的步骤制成负极。

本发明的优点在于，用锂离子预掺杂方法使得负极的初始荷电状态达到30％-70％，制备工艺简单，正极及负极的集流体为无孔结构，不需要经过特殊处理，提高了生产效率，并大大降低了成本，该超级锂离子电容器的能量密度可达到30Wh/kg以上，循环寿命可达到10万次以上，具有很好的市场应用前景。

附图说明

图1是本发明超级锂离子电容器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的超级锂离子电容器及其制备方法的具体实施方式做详细说明。

图1是本发明超级锂离子电容器的结构示意图。请参见图1所示，本发明超级锂离子电容器包括外壳1，在所述外壳1内设置有正极2及负极3。所述正极2与所述负极3相对设置。隔膜4设置在所述正极2与所述负极3之间，所述隔膜包括聚乙烯微孔膜或聚丙烯微孔膜。