[发明专利]锂离子电容器以及锂离子电容器的制造方法

说明书

相关申请的参考

本申请要求于2010年10月21日提交的题为“Lithium Ion Capacitor and Manufacturing Method of Lithium Ion Capacitor(锂离子电容器以及锂离子电容器的制造方法)”的韩国专利申请系列号10-2010-0102787的权益，由此将上述专利申请以其整体并入本申请中作为参考。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电容器(LIC)以及锂离子电容器的制造方法，且更具体地，涉及一种通过使用石墨作为正极活性物质而具有提高的电容的锂离子电容器以及锂离子电容器的制造方法。

背景技术

由于快速的充放电速度、高稳定性和环境友好特性，被称作能量存储装置的超大容量电容器或超级电容器的装置，已经作为下一代能量存储装置，而成为人们注意的焦点。

一般的超级电容器由电极结构、隔膜、电解质溶液等构造而成。超级电容器基于这样的电化学反应机制进行驱动，即，通过向电极结构施加功率，电解质溶液中的载流子离子(载体离子，carrier ion)选择性地吸附到电极上。

作为代表性的超级电容器，目前有锂离子电容器(LIC)。一般的锂离子电容器具有这样的电极结构，其包括由活性炭制成的正极和由各种碳材料(例如，石墨、软碳和硬碳)制成的负极等。用于制造锂离子电容器的方法包括通过依照顺序重复堆叠正极、隔膜和负极形成电极结构的电极制造工艺、将正极和负极端子(terminals)焊接至电极结构的端子焊接工艺、用锂离子(Li⁺)预先掺杂负极的锂离子掺杂工艺等。

根据相关技术的代表性锂离子掺杂工艺，准备填充有电解质溶液的掺杂槽(doping bath)，并在掺杂槽中设置电极结构和被设置成与电极结构相对的含锂掺杂板(lithium containing doping plate)。通过反复几次进行向正极和负极施加电压的充电工艺以及向正极和锂金属板施加电压的放电工艺而用掺杂板中的锂离子掺杂负极。

同时，锂离子电容器具有各种优点；然而，诸如电容等的特性应当被改善以便被实际应用于各种领域当中。已经持续进行了研究，以改善诸如锂离子电容器的电容等的特性。

发明内容

本发明的一个目的是与根据相关技术的锂离子电容器相比，提高锂离子电容器的电容(量)。

本发明的另一个目的是提供一种通过包括石墨作为正极活性物质而具有提高的电容的锂离子电容器，以及锂离子电容器的制造方法。

根据本发明的示例性实施方式，提供了一种锂离子电容器，包括：包括正极活性物质的正极；包括负极活性物质的负极；以及设置在正极和负极之间的电解质溶液，其中正极活性物质包括石墨。

石墨可以具有0.35至0.38nm的层间距离。

正极活性物质能够在相对于锂离子为2.0至3.0V的电位下进行可逆的离子吸附/解吸。

正极和/或负极可以用锂离子预掺杂。

掺杂的正极相对于锂离子可以具有2.1V或更低的电位，并且掺杂的负极相对于锂离子可以具有0.1V或更低的电位。

根据本发明的另一示例性实施方式，提供了一种锂离子电容器的制造方法，所述锂离子电容器包括：包括正极活性物质的正极；包括负极活性物质的负极；以及设置在正极和负极之间的电解质溶液，所述方法包括：在制备正极活性物质的过程中热处理石墨。

热处理可以在650至800℃的温度下进行5-8小时。

锂离子电容器的制造方法可以进一步包括用锂离子掺杂正极和/或负极。

可以持续掺杂锂离子，直至正极相对于锂离子具有2.0V或更低的电位，且可以持续掺杂锂离子，直至负极相对于锂离子具有0.1V或更低的电位。

具体实施方式

本发明的各种优点和特征以及实现其的方法，通过下列参照附图对实施方式的描述，会变得显而易见。然而，本发明可以多种不同的形式进行修改，并且不应当将其局限于本文所述的实施方式。相反，可以提供这些实施方式使得本申请的披露内容彻底且完整，以及将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。在本说明书中相同的参考标号表示相同的元件。

本说明书中使用的术语是用于解释实施方式，而不是限制本发明。除非明确说明与其相反，否则在本说明书中单数形式包括复数形式。词语“包括”及变型如“包含”或“含有”，应当理解为暗示包括所陈述的组分、步骤、操作和/或元件，但不排除任何其他的组分、步骤、操作和/或元件。

下文中，将对根据本发明示例性实施方式的锂离子电容器的构造进行详细描述。