[发明专利]一种接触嵌锂型锂离子超级电容器

说明书

技术领域

本发明涉及超级电容器领域，尤其涉及一种接触预嵌锂型锂离子超级电容器。

背景技术

超级电容器又称电化学电容器,其作为一种新型的储能器件,电荷存储能力远高于常规物理电容器,且充放电速度、效率和安全性优于蓄电池.

锂离子超级电容器集合了锂离子电池和传统超级电容器的优势，可以在高功率密度、长寿命和宽工作温度的同时获得传统超级电容器3-5倍的能量密度。锂离子超级电容器一般正极采用电容材料，是能量密度限制的主要因素，活性炭是选择最多的材料。这是由于活性炭具有较大的表面积以及良好的导电性，可以满足离子快速的吸附脱附过程。负极一般采用预嵌锂的电池负极，是功率密度限制的主要因素，主要包括预嵌锂的碳材料如硬碳、软碳和石墨以及锂的金属氧化物等。预嵌入的锂可以在首次充电过程中补充电解液中消耗的部分离子，并且保持负极电势处于一个相对较低的值，进而可以保持负极材料的稳定性以及增大电容器的循环使用寿命。同时，预嵌入的锂也可以提升电容器的工作电势范围，从而有效提升锂离子超级电容器整体的容量和能量密度。因此，锂离子电容器负极的锂补偿预锂化问题是电源系统性能的进一步提升的关键。然而现有的预嵌锂方式中，电化学预锂化技术，工艺周期长；金属锂粉的预掺杂预锂化，则受收到锂粉的生产和加工等安全性问题的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种接触嵌锂型锂离子超级电容器，它可以实现接触预嵌锂，结构简单、安全性好，且增加了电容器的循环稳定性。

实现上述目的的技术方案是：本发明的一种接触嵌锂型锂离子超级电容器，请参阅图1，包括正极集流体101、正极材料102、隔膜103、负极材料104、负极集流体105、锂箔106；其中：

所述正极材料位于正极集流体101表面构成电容器正极；锂箔压合于负极集流体，使锂箔内嵌在负极集流体之中，负极材料位于负极集流体表面，构成电容器负极。

将正极、隔膜、负极依次层叠放置，构成电容器。

上述的接触嵌锂型锂离子超级电容器，其中，所述正极集流体101，可以是铝箔、镍箔、不锈钢箔中的一种，厚度为5-30um；

上述的接触嵌锂型锂离子超级电容器，其中，所述负极集流体105，为金属网、金属可以是铜箔、镍箔、不锈钢箔中的一种，厚度为10-1000um，丝径为5-500um，网孔为0.05-5mm；

上述的接触嵌锂型锂离子超级电容器，其中，所述正极材料102由高比表面积多孔碳材料80-95％，比表面积1500-3500m2/g，混合了导电添加剂3-10％、粘接剂3-10％，构成浆料，浆料涂布于正极集流体101后经干燥，压实，厚度为20-200um，得到电容器正极；

上述的接触嵌锂型锂离子超级电容器，其中，所述负极材料104由石墨类软碳材料80-95％，混合了导电添加剂3-10％、粘接剂3-10％，构成浆料，涂布于压合了锂箔106后的负极集流体105后经干燥，压实，得到电容器负极。

上述的石墨类软碳材料，其特征在于，是天热石墨、沥青焦炭、中间相碳微球中的一种或几种的组合

上述的接触嵌锂型锂离子超级电容器，其中，所述锂箔106，为金属锂，厚度为10-50um。

上述的接触嵌锂型锂离子超级电容器，其中，所述隔膜103，厚度为5-100um，可以是聚烯烃如聚乙烯或聚丙烯，聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚酰胺，聚酰亚胺，纤维素，玻璃纤维等制成的多孔薄膜。

下面将结合附图2对本发明作进一步说明。

本发明的接触嵌锂型锂离子超级电容器的制造工艺是：

正极集流体101的表面上涂布厚度为20-200μm的正极材料102，可在正极集流体的单面或双面涂布；

负极集流体105上压合锂箔106，采用双辊压膜机辊压，速度为0.5-5m/min，压力10-100t，此过程于水分含量<100ppm环境下进行；

负极材料104涂布于压合了锂箔106后的负极集流体105，可在集流体的单面或双面涂布，此过程于真空环境下进行。

将电容器正极和负极各自切割成一定尺寸，如5cm×10cm，沿一侧将具有0.5mm宽度的所述正极材料和负极材料的部分去除从而形成露出集流体的部分。将由铝制成的引线，铝线109，焊接至露出的正极集流体的部分；将由镍制成的引线，镍线110，焊接至露出的负极集流体的部分。