[发明专利]锂离子电容器及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电容器，包括正极片、负极片以及介于所述正极片和所述负极片之间的隔膜和电解液，其特征在于，所述正极片包括正极集流体及涂覆于所述正极集流体上的正极材料，所述负极片包括负极集流体及涂覆于所述负极集流体上且经预嵌锂的负极材料，所述正极材料和预嵌锂前的负极材料均主要由三维结构石墨烯、导电添加剂和粘结剂组成，所述三维结构石墨烯的比表面积为1000～2500m²/g，所述三维结构石墨烯的总孔体积为0.5～2.5cm³/g；

在所述正极材料和所述预嵌锂前的负极材料中，所述三维结构石墨烯、所述导电添加剂和所述粘结剂的质量比为75～90:5～15:5～10；

对所述负极材料进行预嵌锂的制备步骤包括：

将涂敷有所述负极材料的负极集流体和金属锂电极组装成电池，并将所述电池在0.01A/g～0.08A/g的电流密度下放电，控制放电结束时终压为0.01V～0.1V；放电结束后拆开所述电池，得到所述负极片；

所述三维结构石墨烯由以下制备步骤制得：

将作为碳源的经过预处理后的离子交换树脂与金属离子盐水溶液混合进行离子交换，烘干，得吸附金属离子的树脂；

将所述吸附金属离子的树脂和氢氧化钙粉末混合，得混合物；

将所述混合物于惰性气体氛围中煅烧，煅烧后依次进行酸洗、过滤得固体、烘干，制得所述三维结构石墨烯。

2.如权利要求1所述的锂离子电容器，其特征在于，所述锂离子电容器中的隔膜选自聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、聚乙烯聚丙烯复合膜、无机陶瓷膜、纤维素隔膜和无纺布隔膜中的一种。

3.如权利要求1所述的锂离子电容器，其特征在于，所述导电添加剂选自炭黑、乙炔黑、科琴黑和导电石墨中的至少一种。

4.如权利要求1所述的锂离子电容器，其特征在于，所述粘结剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶中的至少一种。

5.如权利要求1～4任一项所述的锂离子电容器，其特征在于，所述正极材料与所述预嵌锂前的负极材料的质量比为10～1:1。

6.如权利要求1～5任一项所述的锂离子电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述正极材料中各组分和第一溶剂混合制成正极浆料，将所述正极浆料涂敷于所述正极集流体上，干燥，制得所述正极片；

将所述负极材料中各组分和第二溶剂混合制成负极浆料，将所述负极浆料涂敷于所述负极集流体上，干燥，制得负极片半成品；将所述负极片半成品的负极材料进行预嵌锂处理，得到所述负极片；

将所述正极片、所述隔膜和所述负极片依次层叠组装，并在所述正极片和所述负极片之间加入所述电解液，得到所述锂离子电容器；

将所述负极片半成品的负极材料进行预嵌锂处理，得到所述负极片的步骤包括：

将所述负极片半成品和金属锂电极组装成电池，并将所述电池在0.01A/g～0.08A/g的电流密度下放电，控制放电结束时终压为0.01V～0.1V，以使所述负极片半成品的负极材料嵌锂得到经预嵌锂的负极材料；放电结束后拆开所述电池，得到所述负极片。

7.如权利要求6所述的锂离子电容器的制备方法，其特征在于，所述放电的条件为：将所述电池在0.01A/g～0.05A/g的电流密度下放电，控制放电结束时终压为0.01V～0.05V。

8.如权利要求6所述的锂离子电容器的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂和所述第二溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、乙酸乙酯和乙腈中的至少一种。

9.如权利要求6所述的锂离子电容器的制备方法，其特征在于，所述煅烧的条件为以0.5～10℃/min的升温速率升温至600～1400℃保温0.5～4h。