[发明专利]一种全纤维型锂离子电容器及其制备方法

说明书

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种全纤维型锂离子电容器及其制备方法。本发明以活性炭‑芳纶纤维为正极，以预锂化的碳纳米管‑芳纶纤维纸为负极材料，形成了全纤维型锂离子电容器，该锂离子电容器具有较高的能量密度和循环性能。实施例结果表明，本发明提供的全纤维型锂离子电容器在电流密度为100mA/g时，放电能量密度为94.5Wh/g，当电流密度为1500mA/g时，放电能量密度达到72Wh/g；在100mA/g的电流密度下循环6000次，其能量密度保持率在80％左右。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种全纤维型锂离子电容器及其制备方法。

背景技术

锂离子电容器是一种介于锂离子电池和双电层电容器之间的新型储能装置，它具有比锂离子电池更高的功率密度和比双电层电容器更高的能量密度，而且能够保持良好的功率和循环性能。

锂离子电容器一般采用多孔材料为正极，负极一般采用锂离子电池负极材料，这种类型的锂离子电容器的能量密度衰减速度较快，影响了电容器的使用效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全纤维型锂离子电容器及其制备方法，本发明提供的全纤维型锂离子电容器的能量密度保持率较高，经过6000次循环后，能量密度保持率仍维持在80％左右。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种全纤维型锂离子电容器，包括正极、隔膜、负极和电解液；

所述正极为活性炭-芳纶纤维纸，所述活性炭-芳纶纤维纸的厚度为 0.03～0.5mm；所述活性炭-芳纶纤维纸具有孔隙；

所述负极为预锂化的碳纳米管-芳纶纤维纸，所述预锂化的碳纳米管-芳纶纤维纸的厚度为0.02～0.3mm；所述碳纳米管-芳纶纤维纸具有孔隙。

优选的，所述活性炭-芳纶纤维纸的制备原料包括以下质量份的组分：活性炭1份、炭黑0.1～0.3份、芳纶短切纤维0.5～1份、芳纶浆粕纤维0.5～1 份、疏解剂0.025～0.05份、分散剂0.025～0.05份、水300～400份和乙醇50～100 份。

优选的，所述碳纳米管-芳纶纤维纸的制备原料包括以下质量份的组分：碳纳米管1份、芳纶短切纤维0.3～0.8份、芳纶浆粕纤维0.3～0.8份、疏解剂0.015～0.04份、分散剂0.03～0.08份、水200～300份和乙醇50～100份。

优选的，所述芳纶短切纤维的直径为5～15μm，长度为3～5mm。

所述芳纶浆粕纤维的长度为0.5～1.8mm。

优选的，所述疏解剂包括十二烷基苯磺酸钠。

优选的，所述分散剂包括聚氧化乙烯。

优选的，所述碳纳米管的直径为30～150nm，长度为3～10μm。

本发明提供了上述技术方案所述的全纤维型锂离子电容器的制备方法，包括以下步骤：

提供活性炭-芳纶纤维纸和预锂化的碳纳米管-芳纶纤维纸；

将所述的活性炭-芳纶纤维纸与隔膜、预锂化的碳纳米管-芳纶纤维纸和电解液进行组装，得到全纤维型锂离子电容器。

优选的，所述活性炭-芳纶纤维纸的制备方法包括：

(1)将芳纶短切纤维、疏解剂和部分水混合，依次经疏解和打浆，得到芳纶短切纤维浆料；

将芳纶浆粕纤维、分散剂和剩余水的混合物进行打浆，得到芳纶浆粕纤维浆料；

(2)将所述步骤(1)得到的芳纶短切纤维浆料和芳纶浆粕纤维浆料与活性炭、炭黑、乙醇混合，然后将所得混合物进行剪切，得到混合浆料；