[发明专利]一种锂离子电池电容器

说明书

技术领域

本发明涉及储能器件技术领域，尤其是涉及一种锂离子型电池电容。

背景技术

随着现代社会信息化和智能化的高速发展，以及环境污染和能源匮乏日渐严重，社会对蓄电器件的容量和输出功率要求越来越高，锂离子电池和电容器等成为当前研究热点。锂离子电池具有能量密度高、自放电率低等优点，但倍率性能不理想，功率密度较低，而且锂离子电池的电压范围在3.0V～4.1V之间，高于4.1V时，电池正极材料和电解液不稳定、易氧化，负极表面易析锂形成锂枝晶，带来安全隐患。电容器虽然具有功率密度高、循环寿命长等优点，但能量密度相对较低，而且自放电率较大。

为了满足高能量密度、高输出特性的需求，超级电容器也是近些年来发展迅速的新型绿色储能器件，它具有快速充放电特性，功率密度是普通电池的几十倍甚至几百倍。另外，循环寿命长，充放电循环次数可达100000次，是普通电池的几百倍甚至几千倍。如专利CN1954397A公开的锂离子电容器，公开日2007年04月25日，采用活性碳粉末作为活性物质，与丙烯类树脂粘合剂和乙炔黑混合成浆料，涂敷铝网上，形成正、负极。然后将负极与锂金属连接，形成原电池，再通过“充电”的方式，使锂离子嵌入负极。待负极嵌锂完成后，将承载锂离子负极与正极组装成混合层电容器。这种在负极嵌锂离子方式，须在无水条件下进行，成本高，而且工艺复杂，操作难度大，实用性不高。 

为了解决上述问题，专利CN101079510A公开的一种超级电容电池，提出了一种基于超级电容器界面双电层和锂离子电池嵌入和脱嵌两方面特点于一身的超级电容电池。其中，正极活性电极材料采用锂离子嵌入化合物和多孔炭材料的混合物以及它们的复合材料；所述负极活性电极材料采用多孔炭材料和石墨类材料的混合物以及它们的复合材料。此发明正极采用锂离子嵌入化合物，只是解决了部分锂离子来源问题，并未解决正、负极多孔炭材料(如专利提到的活性炭)的锂离子来源，因此所述超级电容电池的能量密度并不高，而且其中多孔炭材料含量越高，其能量密度越低。另外，活性炭适合作为水基双电层电容器的活性材料。由于活性炭的表面积大，在有机锂离子体系中，其表面形成SEI膜要消耗大量锂离子，因此活性炭用于超级电容电池中，会进一步降低其能量密度。 

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种具有高能量密度、长循环寿命、能快速充放电的锂离子电池电容。

为了解决上述技术问题，本发明提供的锂离子电池电容器，包括电容器外壳和位于电容器外壳内的有机电解液以及由正极片、隔膜及负极片顺序叠合组装成的电芯，正、负极片分别与正极耳、负极耳连接，并由正、负极耳引出到电容器外壳的正、负极端上， 

所述正极片包括涂布在正极集流体基体上的由正极活性材料80～95重量份、导电剂2～15重量份、粘结剂3～10重量份、原料总固体质量2.8～3.2倍蒸馏水制得的混合浆料；所述正极活性材料为既能够可逆的嵌入、脱出电解液中的锂离子，又具有双电层结构的锂盐和多孔碳材料的混合物或复合材料；所述锂盐包括钴酸锂，磷酸铁锂，锰酸锂，钴锰锂三元材料中的至少一种；所述锂盐占正极活性材料的重量百分比20%～80%，所述多孔碳材料占正极活性材料的重量百分比20%～80%；

所述负极片包括涂布在负极集流体基体上的由负极活性材料80～95重量份、导电剂2～15重量份、聚偏氟乙烯（PVDF）3～10重量份、原料总固体质量1.8～2.2倍的N-甲基吡咯烷酮制得的混合浆料；所述负极活性材料为既能够可逆的嵌入、脱出电解液中的锂离子，又具有双电层结构的钛酸锂和多孔碳材料的混合物或复合材料；所述钛酸锂占负极活性材料的重量百分比60%～80%，所述多孔碳材料占负极活性材料的重量百分比20%～40%；

所述多孔碳材料包括活性炭粉、活性炭纤维、碳纳米管、碳气凝胶中的至少一种。

作为优选技术方案：本发明提供的锂离子电池电容器，所述导电剂为导电石墨、导电炭黑、导电石墨烯中的一种或二种以上。

作为优选技术方案：本发明提供的锂离子电池电容器，所述粘结剂为LA132、LA133、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素和丁苯橡胶重量比为1:1~1:3的复配粘结剂、聚乙烯醇、丙烯酸树脂中的一种或二种以上。

作为优选技术方案：本发明提供的锂离子电池电容器，所述隔膜为聚丙烯多孔薄膜、聚乙烯多孔薄膜、玻璃纤维多孔薄膜中的一种。