[发明专利]锂离子电容器及其预嵌锂方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电容器及其预嵌锂方法。该锂离子电容器，包括正极片、负极片、电解液和隔膜，该正极片由正极浆料制备而成，负极片由负极浆料制备而成，正极浆料包括活性碳、高分子聚合物单体和无机锂盐；负极浆料包括碳素材料，其中，高分子聚合物单体和无机锂盐的质量比为0.57～3.5:1，碳素材料选自石墨、软碳、硬碳中的任意一种或多种。本申请通过控制高分子聚合物单体和无机锂盐的质量比在上述范围内，从而控制了与氢质子置换的锂离子的数量，进而完成了负极预嵌锂的目的。进一步地，以上碳素材料的价格低廉、性能稳定，且在使用过程中产气量小、容易分散、易于制备负极浆料，整体的制备成本较低。

技术领域

本发明涉及锂离子电容器技术领域，具体而言，涉及一种锂离子电容器及其预嵌锂方法。

背景技术

锂离子电容器作为一种新型的储能器件，具有功率密度高、静电容量高和循环寿命比较长的优点，有望在新能源汽车、太阳能、风能等领域得到广泛的应用。其中，现有的锂离子电容器主要通过(1)调控活性炭微观结构以及(2)拓展活性炭工作电压区间来得到高性能锂离子电容器，但是，目前的锂离子电容器的整个器件的能量密度仍然较低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种锂离子电容器及其预嵌锂方法，以解决现有技术中锂离子电容器的整个器件的能量密度较低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种锂离子电容器，包括正极片、负极片、电解液和隔膜，该正极片由正极浆料制备而成，负极片由负极浆料制备而成，正极浆料包括活性碳、高分子聚合物单体和无机锂盐；负极浆料包括碳素材料，其中，高分子聚合物单体和无机锂盐的质量比为0.57～3.5:1，碳素材料选自石墨、软碳、硬碳中的任意一种或多种。

进一步地，上述无机锂盐在正极浆料中的质量含量为4～12wt％，优选无机锂盐为Li₂CO₃和/或Li₃PO₄。

进一步地，上述高分子聚合物单体在正极浆料中的质量含量为6～14wt％，优选高分子聚合物单体选自苯胺、芘、菲中的任意一种或多种。

进一步地，上述碳素材料为石墨时，高分子聚合物单体和无机锂盐的质量比为0.9～1.6：1。

进一步地，上述碳素材料为软碳时，高分子聚合物单体和无机锂盐的质量比为1.2～1.8：1。

进一步地，上述碳素材料为硬碳时，高分子聚合物单体和无机锂盐的质量比为1.4～2.2：1。

进一步地，上述活性碳在正极浆料中的质量含量为52～75wt％。

进一步地，上述正极浆料还包括8～12wt％的胶液和5～10wt％的导电剂，胶液包括粘结剂和溶剂，胶液中的粘结剂的质量浓度为1.6～2.4％，优选粘结剂选自PVDF、CMC、PVA、PTFE、LA系列粘结剂及聚酰亚胺中的任意一种或多种，优选溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、水中的任意一种或多种，优选导电剂选自碳纳米管、科琴黑、乙炔、Superp、ks6、石墨烯中的任意一种或多种。

进一步地，上述负极浆料还包括导电剂和胶液，碳素材料、导电剂和胶液的质量比为86～94：3～7：3～7，其中，胶液包括粘结剂和溶剂，胶液中的粘结剂的质量浓度为4～8％，优选粘结剂选自PVDF、CMC、PVA、PTFE、LA系列粘结剂及聚酰亚胺中的任意一种或多种，优选溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、水中的任意一种或多种，优选导电剂选自碳纳米管、科琴黑、乙炔、Superp、ks6、石墨烯中的任意一种或多种。

根据本发明的另一方面，提供了一种前述锂离子电容器的预嵌锂方法，按照组装形式将正极片、负极片、电解液和隔膜组装得到锂离子电容器，将锂离子电容器在小倍率电流下进行电化学活化，以及在大倍率电流下对锂离子电容器进行恒流充放电测试，小倍率电流包括0.02C、0.05C，大倍率电流包括5C、10C、20C。