CN106373788A - 一种锂离子超级电容器预嵌锂极片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种锂离子超级电容器预嵌锂极片的制备方法，包括如下步骤：(1)将碳纳米管、超级炭黑以2:1的质量比置于烧杯中，经过超声分散，剪切分散h，得到分散液；(2)将纸纤维在去离子水中打碎，获得纸纤维悬浮液；将纸纤维悬浮液与分散液混合剪切1h后用真空抽滤法制得碳纳米管导电纸，30~80℃烘干，得碳纳米管极片；(3)将获得的碳纳米管极片在真空手套箱中进行预嵌锂处理，得锂离子超级电容器预嵌锂极片。本发明制备的预嵌锂极片，解决了因形成固体电解质界面膜消耗的锂以及嵌入负极材料中难以脱嵌的不可逆锂而导致的电解液中锂离子不足的问题，这种具有微孔孔结构的极片容易吸附电解液，增大比表面积，大大提升了电容器的容量。

Description

一种锂离子超级电容器预嵌锂极片的制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种锂离子超级电容器极片的制备方法。
背景技术
由于清洁能源需求的日益增长，致力于先进能源储存系统的研制和开发大大增加。超级电容器也称电化学电容器，是介于传统电容器和电池之间的一种新型储能器件，由于电解液中正、负离子在电场作用下会向两极移动和电极表面的氧化还原反应，其比传统电容器能够提供更大的容量，高倍率充放电性能则远远优于二次电池。超级电容器一般可以分为三种：一种是利用电极和电解液界面的双电层原理物理存储电荷的双电层电容器（EDLC），一种是赝电容，也称法拉第准电容，是在电极表面或体相中的二维或准二维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附，脱附或氧化，还原反应，产生和电极充电电位有关的电容，还有一种是将双电层电容和二次电池在器件内部组合的混合电容器，本发明所涉及的锂离子超级电容器就是属于混合电容器。能量密度可达普通超级电容器的3-9倍，是机具潜力的高性能电容器。
发明内容
本发明的目的是提出一种锂离子超级电容器预嵌锂极片的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的锂离子超级电容器预嵌锂极片的制备方法，包括如下步骤。
（1）将碳纳米管、超级炭黑以2:1的质量比置于烧杯中，经过超声分散20~40min，剪切分散30min~1h，得到水性分散液。
（2）将纸纤维在去离子水中打碎，获得纸纤维悬浮液。将纸纤维悬浮液与步骤（1）中的分散液混合剪切1h后用真空抽滤法制得碳纳米管导电纸，30~80℃烘干箱中烘干，得碳纳米管极片，切成φ14mm的碳纳米管极片。
（3）将获得的碳纳米管极片在真空手套箱中进行预嵌锂处理，即得到锂离子超级电容器预嵌锂极片。
本发明步骤（3）所述的预嵌锂处理，可以通过下列四种方法之一实现。
1）将制备好的碳纳米管极片作为工作电极，金属锂片为参比电极，电解液采用1mol／L 六氟磷酸锂（LiPF6）有机电解液，在充满氩气的手套箱中组装成扣式半电池。利用电池测试系统对扣式半电池进行不同程度的嵌锂处理。
2）在充满氩气的手套箱中，将碳纳米管极片和锂箔贴到一起滴加电解液后在玻璃板间压紧进行极片预锂化处理，预锂化时间分别为5、10、15、20 和25 h。
3）在充满氩气的手套箱中，将锂粉与粘结剂涂覆在碳纳米管极片上，干燥，辊压，进行预嵌锂处理。
4）利用低沸点溶剂如碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）溶解稳定金属锂粉（SLMP），再将溶液滴在碳纳米管极片上，干燥，辊压，进行预嵌锂处理。
本发明制备的预嵌锂导电纸负极，解决了因形成固体电解质界面(SEI)膜消耗的锂以及嵌入负极材料中难以脱嵌的不可逆锂而导致的电解液中锂离子不足的问题，并且利用导电纸做极片，这种具有微孔孔结构的极片容易吸附电解液，增大比表面积，大大提升了电容器的容量。
具体实施方式
本发明将通过以下实施例作进一步说明。但本发明并不限于以下实施例。
实施例1。
负极的制备：取石墨2g，超级炭黑0.5g，经过超声分散20min，剪切分散1h，得到水性分散液再将0.5g纸纤维于200ml去离子水中打碎，获得200ml的纸纤维悬浮液，将悬浮液和上述分散液混合剪切1h后用真空抽滤法制得石墨导电纸，60℃烘干箱中烘干，切成φ14mm的极片。通过将制备好的极片作为工作电极，金属锂片为参比电极，电解液采用1mol／LLiPF6有机电解液，组装成扣式半电池。利用电池测试系统对扣式半电池进行不同程度的嵌锂处理，然后在手套箱中将嵌锂结束的半电池拆卸，得到预嵌锂的石墨负极极片。
正极的制备：取碳纳米管0.5g，活性炭0.5g，经过超声分散20min，剪切分散1h，得到水性分散液再将0.5g纸纤维于200ml去离子水中打碎，获得200ml的纸纤维悬浮液，将悬浮液和上述分散液混合剪切1h后用真空抽滤法制得碳纳米管导电纸，60℃烘干箱中烘干，切成φ14mm的正极极片。
以LiPF6为电解液，多孔性聚乙烯膜为隔膜。最后在真空手套箱中加电解液按照负极壳、负极片、隔膜、正极片、泡沫镍、正极壳的顺序组装电容器。
实施例2。
负极的制备：取碳纳米管2g，超级炭黑0.5g，经过超声分散20min，剪切分散1h，得到水性分散液再将0.5g纸纤维于200ml去离子水中打碎，获得200ml的纸纤维悬浮液，将悬浮液和上述分散液混合剪切1h后用真空抽滤法制得碳纳米管导电纸，60℃烘干箱中烘干，切成φ14mm的极片。在充满氩气的手套箱中，将碳纳米管负极和锂箔贴到一起滴加电解液后在玻璃板间压紧进行负极预锂化，预锂化时间分别为5、10、15、20 和25 h。
正极的制备：取碳纳米管0.5g，活性炭0.5g，经过超声分散20min，剪切分散1h，得到水性分散液再将0.5g纸纤维于200ml去离子水中打碎，获得200ml的纸纤维悬浮液，将悬浮液和上述分散液混合剪切1h后用真空抽滤法制得碳纳米管导电纸，60℃烘干箱中烘干，切成φ14mm的极片。
以LiPF6为电解液，多孔性聚乙烯膜为隔膜。最后在真空手套箱中加电解液按照负极壳、负极片、隔膜、正极片、泡沫镍、正极壳的顺序组装超级电容器。
实施例3。
负极的制备：取石墨2g，超级炭黑0.5g，经过超声分散20min，剪切分散1h，得到水性分散液再将0.5g纸纤维于200ml去离子水中打碎，获得200ml的纸纤维悬浮液，将悬浮液和上述分散液混合剪切1h后用真空抽滤法制得石墨导电纸，60℃烘干箱中烘干，切成φ14mm的极片。通过将制备好的极片作为工作电极，金属锂片为参比电极，电解液采用1mol／LLiPF6有机电解液，组装成扣式半电池。利用电池测试系统对扣式半电池进行不同程度的嵌锂处理，然后在手套箱中将嵌锂结束的半电池拆卸，得到预嵌锂的石墨负极极片。
正极的制备：取碳纳米管0.25g，石墨烯0.25g，经过超声分散20min，剪切分散1h，得到水性分散液再将0.5g纸纤维于200ml去离子水中打碎，获得200ml的纸纤维悬浮液，将悬浮液和上述分散液混合剪切1h后用真空抽滤法制得碳纳米管导电纸，60℃烘干箱中烘干，切成φ14mm的极片。以LiPF6为电解液，多孔性聚乙烯膜为隔膜。最后在真空手套箱中加电解液按照负极壳、负极片、隔膜、正极片、泡沫镍、正极壳的顺序组装超级电容器。
实施例4。
负极的制备：取石墨2g，超级炭黑0.5g，经过超声分散20min，剪切分散1h，得到水性分散液再将0.5g纸纤维于200ml去离子水中打碎，获得200ml的纸纤维悬浮液，将悬浮液和上述分散液混合剪切1h后用真空抽滤法制得石墨导电纸，60℃烘干箱中烘干，切成φ14mm的极片。在充满氩气的手套箱中，将石墨负极和锂箔贴到一起滴加电解液后在玻璃板间压紧进行负极预锂化，预锂化时间分别为5、10、15、20 和25 h。
正极的制备：取碳纳米管0.25g，石墨烯0.25g，经过超声分散20min，剪切分散1h，得到水性分散液再将0.5g纸纤维于200ml去离子水中打碎，获得200ml的纸纤维悬浮液，将悬浮液和上述分散液混合剪切1h后用真空抽滤法制得碳纳米管导电纸，60℃烘干箱中烘干，切成φ14mm的极片。
以LiPF6为电解液，多孔性聚乙烯膜为隔膜。最后在真空手套箱中加电解液按照负极壳、负极片、隔膜、正极片、泡沫镍、正极壳的顺序组装超级电容器。

Claims (1)

1.一种锂离子超级电容器预嵌锂极片的制备方法，其特征是包括如下步骤：
（1）将碳纳米管、超级炭黑以2:1的质量比置于烧杯中，经过超声分散20~40min，剪切分散30min~1h，得到水性分散液；
（2）将纸纤维在去离子水中打碎，获得纸纤维悬浮液；将纸纤维悬浮液与步骤（1）中的分散液混合剪切1h后用真空抽滤法制得碳纳米管导电纸，30~80℃烘干箱中烘干，得碳纳米管极片；
（3）将获得的碳纳米管极片在真空手套箱中进行预嵌锂处理，得锂离子超级电容器预嵌锂极片；
步骤（3）所述的预嵌锂处理，通过下列四种方法之一实现：
1）将制备好的碳纳米管极片作为工作电极，金属锂片为参比电极，电解液采用1mol／L六氟磷酸锂，在充满氩气的手套箱中组装成扣式半电池，利用电池测试系统对扣式半电池进行预嵌锂处理；
2）在充满氩气的手套箱中，将碳纳米管极片和锂箔贴到一起滴加电解液后在玻璃板间压紧进行极片预锂化处理，预锂化时间分别为5、10、15、20 和25 h；
3）在充满氩气的手套箱中，将锂粉与粘结剂涂覆在碳纳米管极片上，干燥，辊压，进行预嵌锂处理；
4）利用低沸点溶剂碳酸二甲酯、碳酸二乙酯溶解稳定金属锂粉，再将溶液滴在碳纳米管极片上，干燥，辊压，进行预嵌锂处理。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107731555A (zh) * 2017-10-24 2018-02-23 中国科学院电工研究所 一种锂离子电容器的制作方法
CN108539130A (zh) * 2018-01-26 2018-09-14 南昌大学 一种预先锂化处理的碳纳米管极片氟化方法
CN109524243A (zh) * 2018-12-07 2019-03-26 江西克莱威纳米碳材料有限公司 一种全纤维型锂离子电容器及其制备方法
CN109659140A (zh) * 2017-10-11 2019-04-19 中国科学院大连化学物理研究所 锂离子超级电容器负极预嵌锂方法
CN109686923A (zh) * 2018-12-17 2019-04-26 深圳先进技术研究院 预嵌锂负极的制备方法及制备得到的预嵌锂负极、储能器件、储能系统及用电设备
CN111261836A (zh) * 2019-12-23 2020-06-09 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 锂离子电池负极预锂化的方法和经过预锂化的锂离子电池的制备方法
CN114824176A (zh) * 2021-01-19 2022-07-29 香港纺织及成衣研发中心 预锂化负极的制造方法及其在柔性锂电池中的应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102385991A (zh) * 2010-08-31 2012-03-21 三星电机株式会社 制造锂离子电容器的方法以及利用其制造的锂离子电容器
CN102642024A (zh) * 2012-03-06 2012-08-22 宁德新能源科技有限公司 锂离子电池及其阳极片和稳定化锂金属粉末
CN102916164A (zh) * 2012-09-20 2013-02-06 东莞新能源科技有限公司 一种向锂离子电池正极片补锂的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102385991A (zh) * 2010-08-31 2012-03-21 三星电机株式会社 制造锂离子电容器的方法以及利用其制造的锂离子电容器
CN102642024A (zh) * 2012-03-06 2012-08-22 宁德新能源科技有限公司 锂离子电池及其阳极片和稳定化锂金属粉末
CN102916164A (zh) * 2012-09-20 2013-02-06 东莞新能源科技有限公司 一种向锂离子电池正极片补锂的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIAOGANG SUN等: "Carbon Nanotube Paper as Anode for Flexible Lithium-Ion Battery", 《NANO: BRIEF REPORTS AND REVIEWS》 *
聂艳艳等: "碳纳米管导电纸超级电容器", 《现代化工》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109659140A (zh) * 2017-10-11 2019-04-19 中国科学院大连化学物理研究所 锂离子超级电容器负极预嵌锂方法
CN107731555A (zh) * 2017-10-24 2018-02-23 中国科学院电工研究所 一种锂离子电容器的制作方法
CN107731555B (zh) * 2017-10-24 2019-02-01 中国科学院电工研究所 一种锂离子电容器的制作方法
CN108539130A (zh) * 2018-01-26 2018-09-14 南昌大学 一种预先锂化处理的碳纳米管极片氟化方法
CN109524243A (zh) * 2018-12-07 2019-03-26 江西克莱威纳米碳材料有限公司 一种全纤维型锂离子电容器及其制备方法
CN109524243B (zh) * 2018-12-07 2020-08-25 江西克莱威纳米碳材料有限公司 一种全纤维型锂离子电容器及其制备方法
CN109686923A (zh) * 2018-12-17 2019-04-26 深圳先进技术研究院 预嵌锂负极的制备方法及制备得到的预嵌锂负极、储能器件、储能系统及用电设备
CN109686923B (zh) * 2018-12-17 2020-07-17 深圳先进技术研究院 预嵌锂负极的制备方法及制备得到的预嵌锂负极、储能器件、储能系统及用电设备
CN111261836A (zh) * 2019-12-23 2020-06-09 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 锂离子电池负极预锂化的方法和经过预锂化的锂离子电池的制备方法
CN114824176A (zh) * 2021-01-19 2022-07-29 香港纺织及成衣研发中心 预锂化负极的制造方法及其在柔性锂电池中的应用

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