CN104157467A - 一种碳基锂离子超级电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碳基锂离子超级电容器，由外壳、正电极片、负电极片、介于正电极片和负电极片之间的隔膜以及有机电解液组成，所述的正电极片主要由活性炭、导电剂和粘结剂混合单面压在集流体上而成；所述的负极极片主要由石墨、导电剂和粘结剂混合单面涂覆在铜箔上而成；所述的有机电解液由含有锂离子的电解质盐和混合有机溶剂组成。本发明的有益效果是：具有更高的功率密度，更长的寿命，安全性能更好；在本发明特别是所提出改变正负极材料质量比可以有效改善器件的电性能；采用较高浓度的含锂电解质及不同配比的有机电解液能明显提高电池的容量、寿命和低温性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种电化学储能器件领域，具体涉及一种新型的碳基锂离子超级电容器。
背景技术
电源是各种电路都不可或缺的重要部分。在没有市电的情况下，只有采取将电能存储的方式才能满足电路使用，因此各种储能器件是移动用电系统的重要组成部分，其性能直接关系到移动用电器的使用寿命、功率特性等重要指标。
目前储能器件有一次电池、二次电池、超级电容器。一次电池不可充电，无法反复使用，综合成本高。二次电池可反复充放电，是目前许多移动用电器的首选储能器件。目前，常用二次电池有：铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。铅酸电池、镍镉电池有铅、镉重金属污染，正在逐步被世界各国限制使用；由于镍的价格不断上涨，镍氢电池的性价比也在不断下降。锂离子电池和超级电容器是近年来出现的新型储能器件，具有明显的性能优势。锂离子能量密度高，但功率密度低，寿命较短(1000次左右)；超级电容器寿命长(可达10万次以上)，功率密度大，但能量密度较小，只能应用在短时间大电流脉冲场合，无法长时间使用。
将锂离子电池与超级电容器的优势相结合，制造出一种具有锂离子电池高能量密度，超级电容器长寿命、高功率密度的器件是业界期盼的目标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种具有锂离子电池高能量密度，超级电容器长寿命、高功率密度的碳基锂离子超级电容器。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：碳基锂离子超级电容器，由外壳、正电极片、负电极片、介于正电极片和负电极片之间的隔膜以及有机电解液组成，其特征在于所述的正电极片主要由活性炭、导电剂和粘结剂混合单面压在集流体上而成；所述的负极极片主要由石墨、导电剂和粘结剂混合单面涂覆在铜箔上而成，所述的组成正电极片的各物质质量与组成负电极片的各物质质量之比为2-8:1；所述的有机电解液由含有锂离子的电解质盐和混合有机溶剂组成。
按上述方案，所述的组成正电极片的各物质质量与组成负电极片的各物质质量之比为6:1。
按上述方案，所述的混合有机溶剂为碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙异丙酯、碳酸甲丁酯、碳酸二丁酯、碳酸乙丁酯、Y-戊内酯、四氢呋喃、二甲基四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二甲氧甲烷、1，2-二甲氧乙烷中的至少两种混合而成、且每种溶剂重量占混合有机溶剂总重≤70％。
按上述方案，所述的混合有机溶剂为碳酸乙烯酯：碳酸丙烯酯：碳酸二乙酯按1～4：1～2：2～6的比例混合。
按上述方案，所述的含有锂离子的电解质盐为四氟硼酸锂、六氟磷酸锂中的任意一种，其含量为1.1mol/L～1.2mol/L或者1.5mol/L。
按上述方案，正电极片的各物质含量按质量百分比计为：活性炭75％～85％，导电剂10％～20％，粘结剂5％～10％，所述的导电剂为导电剂sp，所述的粘结剂为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯，所述的集流体为镍片，厚度为9um～25um。
按上述方案，负电极片的各物质含量按质量百分比计为：石墨75％～85％，导电剂10％～20％，粘结剂5％～10％，所述的导电剂为导电剂sp，所述的粘结剂为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯，所述的铜箔厚度为9um～25um。
本发明所述的隔膜为置于电解液中用以分隔正极与负极，所述的隔膜为具有微孔的聚丙烯、聚乙烯或聚丙烯与聚乙烯的混合物所构成的单层或多层的复合薄膜或具有纤维的纸质薄膜，所述的外壳为铝塑膜软包装或钢壳或铝壳。
本专利的碳基锂离子超级电容器的制造工艺为：称重→浆料搅拌→浆料压在镍网上和涂布于铜箔集流体上制成极片→干燥→装壳→滴加电解液→封口→检测。
本专利的有益效果是：与现有锂离子电池相比，产品具有更高的功率密度，更长的寿命，安全性能更好；由于锂离子超级电容器的正负极的储能过程和机理的不同，即负极以体相储能而正极以表面储能，这使得在锂离子超级电容器中使用相同质量的正负极材料并不能得到最优的能量和功率密度。这样，通过改变正负极材料质量比可以获得不同的能量和功率密度。在本发明特别是所提出改变正负极材料质量比可以有效改善器件的电性能；采用较高浓度的含锂电解质及不同配比的有机电解液能明显提高电池的容量、寿命和低温性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本专利进一步说明。
图1是本发明的实施例1的结构示意图；
图1中：1、正电极片；2、负电极片；3、电解液；4、隔膜。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行详细说明，下面的例子只是符合本专利技术内容的几个实例，并不说明本发明仅限于下述实例所述内容，本行业中的技术人员依照本专利权利要求项制造的产品均属于本发明内容。
实施例1
将活性炭、导电剂sp和粘结剂聚四氟乙烯按照质量比85:10:5的比例称取，活性炭、导电剂sp置于洁净干燥的烧杯中，向其中滴加(V异丙醇：V水＝3：1)异丙醇溶液，并不断搅拌使其润湿至膏状，再滴加60wt％的聚四氟乙烯乳液进行混合，搅拌0.5h后，置于真空干燥箱中，80℃恒温1h后，取出放入285℃的马弗炉中恒温加热5～8min，取出备用。称取上述处理好的电极材料，放入玛瑙研钵中充分研磨至表面光滑的薄片，将薄片放在圆形镍片集流体的上方，镍片厚度为9um～25um，用压片机在10Mpa下压制成正电极1。
将石墨、导电剂sp和粘结剂聚偏氟乙烯按照质量比85:10:5的比例称取，溶解在N-甲基吡咯烷酮溶液中，用搅拌机以3000rpm的速度在真空中高速搅拌4～8小时，得到负极浆料。将浆料单面涂布在铜箔上经干燥、滚压、剪切制成负电极片2，铜箔厚度为9um～25um。
采用玻璃纤维隔膜4。有机电解液3采用1.0M六氟磷酸锂为溶质，溶剂为碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯(体积比1:1)。控制正、负电极片厚度，正、负极活性材料质量比为6:1。正极采用镍网作为引出端，负极以壳体作为引出端。在充满氩气的手套箱中组装电容器，H2O和O2的含量小于1ppm，将正极和隔膜放进壳体，加入电解液，再加入负极，电极片置于CR2025扣式电池壳后在模具中压好后待测。
检测：用电池充放电测试仪对制成的碳基锂离子超级电容器进行测试，1C进行充放电，电压范围为2.0V～4.0V，充放电10个循环。电池进行了6次环循环之后电压充上不去，初次充放电容量分别为1.135mAh、1.021mAh。
实施例2
将活性炭、导电剂sp和粘结剂聚四氟乙烯按照质量比85:10:5的比例称取，活性炭、导电剂sp置于洁净干燥的烧杯中，向其中滴加(V异丙醇：V水＝3：1)异丙醇溶液，并不断搅拌使其润湿至膏状，再滴加60wt％的聚四氟乙烯乳液进行混合，搅拌0.5h后，置于真空干燥箱中，80℃恒温1h后，取出放入285℃的马弗炉中恒温加热5～8min，取出备用。称取上述处理好的电极材料，放入玛瑙研钵中充分研磨至表面光滑的薄片，将薄片放在圆形镍片集流体的上方，镍片厚度为9um～25um，用压片机在10Mpa下压制成正电极1。
将石墨、导电剂sp和粘结剂聚偏氟乙烯按照质量比85:10:5的比例称取，溶解在N-甲基吡咯烷酮溶液中，用搅拌机以3000rpm的速度在真空中高速搅拌4～8小时，得到负极浆料。将浆料单面涂布在铜箔上经干燥、滚压、剪切制成负电极片2，铜箔厚度为9um～25um。
采用玻璃纤维隔膜4。电解液3采用以1.5M六氟磷酸锂为溶质，溶剂为碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯(体积比1:1)。控制正、负电极片厚度，正、负极活性材料比为6:1。正极采用镍网作为引出端，负极以壳体作为引出端。在充满氩气的手套箱中组装电容器，H2O和O2的含量小于1ppm，将正极和隔膜放进壳体，加入电解液，再加入负极，电极片置于CR2025扣式电池壳后在模具中压好后待测。
检测：用电池充放电测试仪对制成的碳基锂离子超级电容器进行测试，1C进行充放电，电压范围为2.0V～4.0V，充放电10个循环。电池完成了10次循环，初次充放电容量分别为1.516mAh、1.121mAh。
实施例3
将活性炭、导电剂sp和粘结剂聚四氟乙烯按照质量比85:10:5的比例称取，活性炭、导电剂sp置于洁净干燥的烧杯中，向其中滴加(V异丙醇：V水＝3：1)异丙醇溶液，并不断搅拌使其润湿至膏状，再滴加60wt％的聚四氟乙烯乳液进行混合，搅拌0.5h后，置于真空干燥箱中，80℃恒温1h后，取出放入285℃的马弗炉中恒温加热5～8min，取出备用。称取上述处理好的电极材料，放入玛瑙研钵中充分研磨至表面光滑的薄片，将薄片放在圆形镍片集流体的上方，镍片厚度为9um～25um，用压片机在10Mpa下压制成正电极1。
将石墨、导电剂sp和粘结剂聚偏氟乙烯按照质量比85:10:5的比例称取，溶解在N-甲基吡咯烷酮溶液中，用搅拌机以3000rpm的速度在真空中高速搅拌4～8小时，得到负极浆料。将浆料单面涂布在铜箔上经干燥、滚压、剪切制成负电极片2，铜箔厚度为9um～25um。
采用玻璃纤维隔膜4。电解液3采用以1.5M六氟磷酸锂为溶质，溶剂碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯(体积比1:1)。控制正、负电极片厚度，分别制取正、负极活性材料比为2:1～8:1的电容器。正极采用镍网作为引出端，负极以壳体作为引出端。在充满氩气的M.Braun手套箱中组装电容器，H2O和O2的含量小于1ppm，将正极和隔膜放进壳体，加入电解液，再加入负极，电极片置于CR2025扣式电池壳后在模具中压好后待测。
检测：用电池充放电测试仪对制成的碳基锂离子超级电容器进行测试，1C进行充放电，电压范围为2.0V～4.0V，充放电10个循环。正、负极活性材料比为2:1～8:1，电容器比容量分别为12.5mAh/g、15.1mAh/g、15.7mAh/g、16.0mAh/g、16.9mAh/g、13.6mAh/g和13.1mAh/g。正负极比例从2:1、3:1、4:1、5:1、6:1电容器的充放电比容量在逐渐增大，6:1时达到最大值，7:1和8:1时容量稍微有所下降，变化比较小，正负极比例为6:1时电池充放电性能最好。
实施例4
将活性炭、导电剂sp和粘结剂聚四氟乙烯按照质量比85:10:5的比例称取，活性炭、导电剂sp置于洁净干燥的烧杯中，向其中滴加(V异丙醇：V水＝3：1)异丙醇溶液，并不断搅拌使其润湿至膏状，再滴加60wt％的聚四氟乙烯乳液进行混合，搅拌0.5h后，置于真空干燥箱中，80℃恒温1h后，取出放入285℃的马弗炉中恒温加热5～8min，取出备用。称取上述处理好的电极材料，放入玛瑙研钵中充分研磨至表面光滑的薄片，将薄片放在圆形镍片集流体的上方，镍片厚度为9um～25um，用压片机在10Mpa下压制成正电极1。
将石墨、导电剂sp和粘结剂聚偏氟乙烯按照质量比＝85:10:5的比例称取，溶解在N-甲基吡咯烷酮溶液中，用搅拌机以3000rpm的速度在真空中高速搅拌4～8小时，得到负极浆料。将浆料单面涂布在铜箔上经干燥、滚压、剪切制成负电极片2，铜箔厚度为9um～25um。
采用玻璃纤维隔膜4。电解液3采用以1.5M六氟磷酸锂为溶质，溶剂碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯(体积比1:1)。控制正、负电极片厚度，正、负极活性材料比为6：1。正极采用镍网作为引出端，负极以壳体作为引出端。在充满氩气的手套箱中组装电容器，H2O和O2的含量小于1ppm，将正极和隔膜放进壳体，加入电解液，再加入负极，电极片置于CR2025扣式电池壳后在模具中压好后待测。
检测：用电池充放电测试仪对制成的碳基锂离子超级电容器进行测试，开路漏电测试条件:1mA恒流充电到3.9V，静置观察电压降至3.0V所需时间。电容器恒流充电到3.9V静置后，电压呈现下降趋势，电容器电压从3.9V下降到3.0V所用时间为191h。
实施例5
将实施例4中的电解液换成以1.1M～1.2M六氟磷酸锂为溶质，溶剂为碳酸乙烯酯:碳酸丙烯酯:碳酸二乙酯按1～4：1～2：2～6比例混合。浆料混合、极片制备以及电池的组装与测试条件与实施案例4中一致。开路漏电测试条件:1mA恒流充电到3.9V，静置观察电压降至3.0V所需时间。电容器恒流充电到3.9V静置后，电压呈现下降趋势，电容器电压从3.9V下降到3.0V所用时间为40h。
实施例6
将实施例4中的电解液换成以1.5M四氟硼酸锂为溶质，溶剂为碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯，按一定比例混合(体积比1:1)。浆料混合、极片制备以及电池的组装与测试条件与实施案例4中一致。开路漏电测试条件:1mA恒流充电到3.9V，静置观察电压降至3.0V所需时间。电容器恒流充电到3.9V静置后，电压呈现下降趋势，CA电解液所做电容器静置过程中电压变化趋势最小，整个过程所花时间为294h.
实施例7
将活性炭、导电剂sp和粘结剂聚四氟乙烯按照质量比85:10:5的比例称取，活性炭、导电剂sp置于洁净干燥的烧杯中，向其中滴加(V异丙醇：V水＝3：1)异丙醇溶液，并不断搅拌使其润湿至膏状，再滴加60wt％的聚四氟乙烯乳液进行混合，搅拌0.5h后，置于真空干燥箱中，80℃恒温1h后，取出放入285℃的马弗炉中恒温加热5～8min，取出备用。称取上述处理好的电极材料，放入玛瑙研钵中充分研磨至表面光滑的薄片，将薄片放在圆形镍片集流体的上方，镍片厚度为9um～25um，用压片机在10Mpa下压制成正电极1。
将石墨、导电剂sp和粘结剂聚偏氟乙烯按照质量比85:10:5的比例称取，溶解在N-甲基吡咯烷酮溶液中，用搅拌机以3000rpm的速度在真空中高速搅拌4～8小时，得到负极浆料。将浆料单面涂布在铜箔上经干燥、滚压、剪切制成负电极片2，铜箔厚度为9um～25um。
采用玻璃纤维隔膜4。电解液3采用以1.5M六氟磷酸锂为溶质，溶剂为碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯(体积比1:1)。控制正、负电极片厚度，正、负极活性材料比为6：1。正极采用镍网作为引出端，负极以壳体作为引出端。在充满氩气的M.Braun手套箱中组装电容器，H2O和O2的含量小于1ppm，将正极和隔膜放进壳体，加入电解液，再加入负极，电极片置于CR2025扣式电池壳后在模具中压好后待测。
检测：用电池充放电测试仪对制成的碳基锂离子超级电容器进行测试，脉冲放电测试条件:1mA恒流充电到3.9V后,1mA恒流放电10s,10uA恒流充电33.3min，充放电反复循环直至电压降至3.0V，记录电压降至3.0V所用时间。在脉冲测试瞬间曲线出现向下的尖峰，整个脉冲循环过程中电容器电压呈现下降趋势。脉冲测试过程中电池10s放电容量为0.0028mAh，33.3min充电容量为0.0055mAh，充电容量为放电容量的两倍，电容器能在放电过程中短时间内提供瞬间大电流。电容器电压从3.9V下降到3.0V所用时间为295h。
实施例8
将实施例7中的电解液换成以1.1M～1.2M六氟磷酸锂为溶质，溶剂为碳酸乙烯酯:碳酸丙烯酯:碳酸二乙酯按1～4：1～2：2～6比例混合。浆料混合、极片制备以及电池的组装与测试条件与实施案例7中一致。脉冲测试条件:1mA恒流充电到3.9V后,1mA恒流放电10s,10uA恒流充电33.3min，充放电反复循环直至电压降至3.0V，记录电压降至3.0V所用时间。电容器恒流充电到3.9V静置后，电压呈现下降趋势，电容器电压从3.9V下降到3.0V所用时间为86h。
实施例9
将实施例7中的电解液换成以1.5M四氟硼酸锂为溶质，溶剂为碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯，按一定比例混合。浆料混合、极片制备以及电池的组装与测试条件与实施案例7中一致。脉冲测试条件:1mA恒流充电到3.9V后,1mA恒流放电10s,10uA恒流充电33.3min，充放电反复循环直至电压降至3.0V，记录电压降至3.0V所用时间。电容器恒流充电到3.9V静置后，电压呈现下降趋势，电容器电压从3.9V下降到3.0V所用时间为387h。
实施例10
将活性炭、导电剂sp和粘结剂聚四氟乙烯按照质量比85:10:5的比例称取，活性炭、导电剂sp置于洁净干燥的烧杯中，向其中滴加(V异丙醇：V水＝3：1)异丙醇溶液，并不断搅拌使其润湿至膏状，再滴加60wt％的聚四氟乙烯乳液进行混合，搅拌0.5h后，置于真空干燥箱中，80℃恒温1h后，取出放入285℃的马弗炉中恒温加热5～8min，取出备用。称取上述处理好的电极材料，放入玛瑙研钵中充分研磨至表面光滑的薄片，将薄片放在圆形镍片集流体的上方，镍片厚度为9um～25um，用压片机在10Mpa下压制成正电极1。
将石墨、导电剂sp和粘结剂聚偏氟乙烯按照质量比85:10:5的比例称取，溶解在N-甲基吡咯烷酮溶液中，用搅拌机以3000rpm的速度在真空中高速搅拌4～8小时，得到负极浆料。将浆料单面涂布在铜箔上经干燥、滚压、剪切制成负电极片2，铜箔厚度为9um～25um。
采用玻璃纤维隔膜4。电解液3采用以1.5M六氟磷酸锂为溶质，溶剂为碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯(体积比1:1)。控制正、负电极片厚度，正、负极活性材料比为6：1。正极采用镍网作为引出端，负极以壳体作为引出端。在充满氩气的手套箱中组装电容器，H2O和O2的含量小于1ppm，将正极和隔膜放进壳体，加入电解液，再加入负极，电极片置于CR2025扣式电池壳后在模具中压好后待测。
检测：用电池充放电测试仪对制成的碳基锂离子超级电容器进行测试，循环测试条件:测试条件：电池1mA恒流充电到电压为3.7V，然后1mA恒流放电到电压为2.0V，充放电500个循环，记录电池做500次循环所用的时间。在循环测试可见电容器的容量前200次下降很快，在两百多次循环后循环略有下降，下降幅度比较小，容量变化不大。在整个循环过程中容量并不总是呈现下降趋势。所做电池500次循环时间103h。
实施例11
将实施例10中的电解液换成以1.1M～1.2M六氟磷酸锂为溶质，溶剂为碳酸乙烯酯:碳酸丙烯酯:碳酸二乙酯按1～4：1～2：2～6比例混合。浆料混合、极片制备以及电池的组装与测试条件与实施例10中一致。循环测试条件:测试条件：电池1mA恒流充电到电压为3.7V，然后1mA恒流放电到电压为2.0V，充放电500个循环，记录电池做500次循环所用的时间。所做电池500次循环时间379h。
实施例12
将实施例10中的电解液换成以1.5M四氟硼酸锂为溶质，溶剂为碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯。按一定比例混合。浆料混合、极片制备以及电池的组装与测试条件与实施案例10中一致。循环测试条件:测试条件：电池1mA恒流充电到电压为3.7V，然后1mA恒流放电到电压为2.0V，充放电500个循环，记录电池做500次循环所用的时间。所做电池500次循环时间276h。
实施例13
将活性炭、导电剂sp和粘结剂聚四氟乙烯按照质量比85:10:5的比例称取，活性炭、导电剂sp置于洁净干燥的烧杯中，向其中滴加(V异丙醇：V水＝3：1)异丙醇溶液，并不断搅拌使其润湿至膏状，再滴加60wt％的聚四氟乙烯乳液进行混合，搅拌0.5h后，置于真空干燥箱中，80℃恒温1h后，取出放入285℃的马弗炉中恒温加热5～8min，取出备用。称取上述处理好的电极材料，放入玛瑙研钵中充分研磨至表面光滑的薄片，将薄片放在圆形镍片集流体的上方，镍片厚度为9um～25um，用压片机在10Mpa下压制成正电极1。
将石墨、导电剂sp和粘结剂聚偏氟乙烯按照质量比85:10:5的比例称取，溶解在N-甲基吡咯烷酮溶液中，用搅拌机以3000rpm的速度在真空中高速搅拌4～8小时，得到负极浆料。将浆料单面涂布在铜箔上经干燥、滚压、剪切制成负电极片2，铜箔厚度为9um～25um。
采用玻璃纤维隔膜4。电解液3采用以1.5M六氟磷酸锂为溶质，溶剂为碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯(体积比1:1)。控制正、负电极片厚度，正、负极活性材料比为6:1。正极采用镍网作为引出端，负极以壳体作为引出端。在充满氩气的手套箱中组装电容器，H2O和O2的含量小于1ppm，将正极和隔膜放进壳体，加入电解液，再加入负极，电极片置于CR2025扣式电池壳后在模具中压好后待测。
检测：用电阻测试仪对制成的碳基锂离子超级电容器进行测试，所组装的电池的电阻。测试温度分别为29℃、0℃、-5℃、-10℃、-20℃、-30℃和-40℃。电池的电阻随着温度在发生变化，电池的电阻随着温度的降低而逐渐升高，温度越低电池电阻越大。电池电阻在29℃～-40℃时缓慢增大，电阻分别为18Ω、32Ω、36Ω、48Ω、70Ω、180Ω和240Ω，电容器内阻在温度为-30℃使发生巨变，增大幅度最大。
实施例14
将实施例13中的电解液换成以1.1M～1.2M六氟磷酸锂为溶质，溶剂为碳酸乙烯酯:碳酸丙烯酯:碳酸二乙酯按1～4：1～2：2～6比例混合。浆料混合、极片制备以及电池的组装与测试条件与实施案例13中一致。电阻测试：用电阻测试仪对制成的碳基锂离子超级电容器进行测试，所组装的电池的电阻。测试温度分别为29℃、0℃、-5℃、-10℃、-20℃、-30℃和-40℃。电池的电阻随着温度在发生变化，电池的电阻随着温度的降低而逐渐升高，温度越低电池电阻越大。电池电阻在29℃～-40℃时缓慢增大，电阻分别为45Ω、54Ω、59Ω、63Ω、75Ω、100Ω和132Ω。
实施例15
将实施例13中的电解液换成以1.5M四氟硼酸锂为溶质，溶剂为碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯(体积比1:1)。浆料的组装与测试条件与实施案例13中一致。电阻测试：用电阻测试仪对制成的碳基锂离子超级电容器进行测试，所组装的电池的电阻。测试温度分别为29℃、0℃、-5℃、-10℃、-20℃、-30℃和-40℃。电池的电阻随着温度在发生变化，电池的电阻随着温度的降低而逐渐升高，温度越低电池电阻越大。电池电阻在29℃～-40℃时缓慢增大，电阻分别为37Ω、76Ω、92Ω、89Ω、193Ω、196Ω和228Ω，电容器内阻在温度为-20℃使发生巨变，增大幅度最大。
实施例16
将活性炭、导电剂sp和粘结剂聚四氟乙烯按照质量比85:10:5的比例称取，活性炭、导电剂sp置于洁净干燥的烧杯中，向其中滴加(V异丙醇：V水＝3：1)异丙醇溶液，并不断搅拌使其润湿至膏状，再滴加60wt％的聚四氟乙烯乳液进行混合，搅拌0.5h后，置于真空干燥箱中，80℃恒温1h后，取出放入285℃的马弗炉中恒温加热5～8min，取出备用。称取上述处理好的电极材料，放入玛瑙研钵中充分研磨至表面光滑的薄片，将薄片放在圆形镍片集流体的上方，镍片厚度为9um～25um，用压片机在10Mpa下压制成正电极1。
将石墨、导电剂sp和粘结剂聚偏氟乙烯按照质量比85:10:5的比例称取，溶解在N-甲基吡咯烷酮溶液中，用搅拌机以3000rpm的速度在真空中高速搅拌4～8小时，得到负极浆料。将浆料单面涂布在铜箔上经干燥、滚压、剪切制成负电极片2，铜箔厚度为9um～25um。
采用玻璃纤维隔膜4。电解液3采用以1.5M六氟磷酸锂为溶质，溶剂为碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯(体积比1:1)。控制正、负电极片厚度，正、负极活性材料比为6:1。正极采用镍网作为引出端，负极以壳体作为引出端。在充满氩气的M.Braun手套箱中组装电容器，H2O和O2的含量小于1ppm，将正极和隔膜放进壳体，加入电解液，再加入负极，电极片置于CR2025扣式电池壳后在模具中压好后待测。
检测：用电池充放电测试仪对制成的碳基锂离子超级电容器进行测试，-40℃循环测试条件:温度为-40℃，电池1mA恒流充电到电压为3.7V，然后1mA恒流放电到电压为2.0V，充放电500个循环，记录电池做500次循环所用的时间。电容器电容比较小，整个循环过程所用时间1.6h。
实施例17
将实施例16中的电解液换成以1.1M～1.2M六氟磷酸锂为溶质，溶剂为碳酸乙烯酯:碳酸丙烯酯:碳酸二乙酯按1～4：1～2：2～6比例混合。浆料混合、极片制备以及电池的组装与测试条件与实施案例16中一致。检测：用电池充放电测试仪对制成的碳基锂离子超级电容器进行测试，-40℃循环测试条件:温度为-40℃，电池1mA恒流充电到电压为3.7V，然后1mA恒流放电到电压为2.0V，充放电500个循环，记录电池做500次循环所用的时间。电容器电容比较小，整个循环过程所用时间12.3h。
Claims (7)
1.碳基锂离子超级电容器，由外壳、正电极片、负电极片、介于正电极片和负电极片之间的隔膜以及有机电解液组成，其特征在于所述的正电极片主要由活性炭、导电剂和粘结剂混合单面压在集流体上而成；所述的负极极片主要由石墨、导电剂和粘结剂混合单面涂覆在铜箔上而成，所述的组成正电极片的各物质质量与组成负电极片的各物质质量之比为2-8:1；所述的有机电解液由含有锂离子的电解质盐和混合有机溶剂组成。
2.根据权利要求1所述的碳基锂离子超级电容器，其特征在于所述的组成正电极片的各物质质量与组成负电极片的各物质质量之比为6:1。
3.根据权利要求1或2所述的碳基锂离子超级电容器，其特征在于所述的混合有机溶剂为碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙异丙酯、碳酸甲丁酯、碳酸二丁酯、碳酸乙丁酯、Y-戊内酯、四氢呋喃、二甲基四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二甲氧甲烷、1，2-二甲氧乙烷中的至少两种混合而成、且每种溶剂重量占混合有机溶剂总重≤70％。
4.根据权利要求3所述的碳基锂离子超级电容器，其特征在于所述的混合有机溶剂为碳酸乙烯酯：碳酸丙烯酯：碳酸二乙酯按1～4：1～2：2～6的比例混合。
5.根据权利要求2或4所述的碳基锂离子超级电容器，其特征在于所述的含有锂离子的电解质盐为四氟硼酸锂、六氟磷酸锂中的任意一种，其含量为1.1mol/L～1.2mol/L或者1.5mol/L。
6.根据权利要求2或4所述的碳基锂离子超级电容器，其特征在于：正电极片的各物质含量按质量百分比计为：活性炭75％～85％，导电剂10％～20％，粘结剂5％～10％，所述的导电剂为导电剂sp，所述的粘结剂为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯，所述的集流体为镍片，厚度为9um～25um。
7.根据权利要求2或4所述的碳基锂离子超级电容器，其特征在于：负电极片的各物质含量按质量百分比计为：石墨75％～85％，导电剂10％～20％，粘结剂5％～10％，所述的导电剂为导电剂sp，所述的粘结剂为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯，所述的铜箔厚度为9um～25um。
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