CN109801796B - 一种负极预嵌锂方法及电容器和制作方法 - Google Patents

一种负极预嵌锂方法及电容器和制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电容器技术领域，具体涉及一种负极预嵌锂方法及电容器和制作方法，预嵌锂方法包括如下步骤：(1)将正极活性物质和负极活性物质分别制成正极片和负极片；(2)将正极片和负极片用隔膜隔开，通过卷绕形成卷芯，浸泡于电解液A中，得到预嵌锂电容器；(3)将所述预嵌锂电容器进行过充，控制充电容量为正极容量的200％‑600％；(4)去除电解液A，即得到预嵌锂卷芯。本发明预嵌锂方法可以有效避免干法补锂中金属锂粉在空气中漂浮造成的安全问题，且降低了工艺难度，有利于锂电池电容器的工业化生产，制得的锂电池电容器具有高功率密度和优良的循环性能。

Description

一种负极预嵌锂方法及电容器和制作方法
技术领域
本发明涉及电容器技术领域，具体涉及一种负极预嵌锂方法及电容器和制作方法。
背景技术
锂离子电容器，是一种采用锂离子电池和双电层电容器的混合结构的新型储能器件。其采用了多孔碳材料为正极，可脱嵌锂的石墨等材料为负极，并对其负极进行预嵌锂，得到的锂离子电容器兼具锂离子电池的高能量密度和双电层电容器的高功率输出、长循环寿命的有点。锂离子电容器在新能源汽车、不间断电源、电子装置等领域具有广阔的应用前景。
然而，预嵌锂是制备锂离子电容器的关键技术，其嵌锂技术的有效性与安全性是目前亟待解决与突破的难题。
专利CN105244472A中采用一种复合薄膜附着于负极活性层作为预嵌锂层，实现负极的预嵌锂，该方法所制备的锂电池或锂离子电容器有电极片结构坍塌的可能，从而导致其电性能变差。
专利CN107644980A中将金属锂片覆盖于硬碳材料上进行预嵌锂反应，经过一定的反应时间后移除，得到预碳锂的硬碳材料。该预嵌锂方法虽然耗时短，但其采用的锂片给制程带来了比较大的安全隐患和高成本，不利于工业化大量生产。
专利CN104392846A中在负极的活性物质层表面涂上锂粉与锂盐的混合物，类似的，专利CN104409224A也介绍了一种负极预嵌锂方法，将稳定化锂金属粉末与粘接剂混合后涂覆予活性物质表面。这些方法都给制成引进了具有高危性的锂金属，且工艺过程也比较繁琐。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种在含锂溶液中采用过充方式对卷芯负极进行预嵌锂且让负极形成良好SEI膜的方法，该方法简单安全，适用于工业化生产，并通过该预嵌锂方法提供一种高功率密度的锂离子电容器。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种锂离子电容器的负极预嵌锂方法，包括如下步骤：
(1)将正极活性物质和负极活性物质分别制成正极片和负极片；
(2)将正极片和负极片用隔膜隔开，通过卷绕形成卷芯，浸泡于电解液A中，得到预嵌锂电容器；
(3)将所述预嵌锂电容器进行过充，控制充电容量为正极容量的200％-600％；
(4)去除电解液A，即得到预嵌锂卷芯。
其中，所述过充的具体操作为：先用相对于正极容量的0.1-0.3C的电流对预嵌锂电容器充电1-2h，再用相对于正极容量的0.5-2C对预嵌锂电容器进行充电。
其中，所述步骤(2)中，控制环境温度为20-25℃，相对湿度＜2％，露点＜-35℃。
其中，所述正极活性物质为活性炭，负极活性物质为石墨、中间相碳微球、软碳和硬碳中的至少一种。
其中，所述电解液A包括锂盐A、添加剂A和溶剂A，所述锂盐A为LiNO3和LiPF6的混合物，锂盐A的浓度为2-4mol/L；所述添加剂A为氟代碳酸乙烯酯，添加剂A的添加量为电解液A的3-5vt％；所述溶剂A由EC和DMC按体积比1:5-10的比例组成，有助于在预嵌锂过程中让负极形成良好的SEI膜。
其中，所述步骤(4)中，去除电解液后的预嵌锂卷芯使用DMC溶剂进行洗涤3遍后干燥。
其中，所述正极片上的正极活性物质的单位面积质量与负极片上的负极活性物质的单位面积质量比为1-3:1。
一种锂离子电容器，包括电解液B和外壳，还包括如上所述的预嵌锂卷芯。
其中，所述电解液B包括锂盐B、添加剂B和溶剂B，所述锂盐B为LiPF6和LiBF4中的至少一种，锂盐B的浓度为1-5mol/L；所述添加剂B为碳酸乙烯酯，添加剂B的添加量为电解液B的1-2vt％；所述溶剂B由EC和DMC按体积比1:2-3的比例组成。
其中，往预嵌锂卷芯注入电解液B然后封装于后壳中，静止后进行化成分容，即得到所述锂离子电容器；所述化成分容的具体操作为：先以相对于正极容量的0.5C电流恒流充电至3.8V，静止9-12h，然后以相对正极容量的1C电流恒流恒压充电至4.0V，再以相对正极容量的1C电流恒流放电至2.0V。
本发明的有益效果在于：本发明预嵌锂方法可以有效避免干法补锂中金属锂粉在空气中漂浮造成的安全问题，且降低了工艺难度，有利于锂电池电容器的工业化生产，制得的锂电池电容器具有高功率密度和优良的循环性能。
附图说明
图1是实施例1的锂离子电容器在不同放电倍率下的电压－电量曲线图，曲线从左到右依次为200C、100C、50C、30C、20C、10C、5C、2C、1C的电压－电量曲线；
图2是实施例1的锂离子电容器在不同充电倍率下的电压－电量曲线图，曲线从左到右依次为200C、100C、50C、30C、20C、10C、5C、2C、1C的电压－电量曲线；
图3是实施例1的锂离子电容器在35C倍率下充放电循环性能曲线。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1-3对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种锂离子电容器的负极预嵌锂方法，包括如下步骤：
(1)将正极活性物质和负极活性物质分别制成正极片和负极片；
(2)将正极片和负极片用隔膜隔开，通过卷绕形成卷芯，浸泡于电解液A中，得到预嵌锂电容器；
(3)将所述预嵌锂电容器进行过充，控制充电容量为正极容量的350％；
(4)去除电解液A，即得到预嵌锂卷芯。
其中，所述过充的具体操作为：先用相对于正极容量的0.2C的电流对预嵌锂电容器充电1.5h，再用相对于正极容量的1.2C对预嵌锂电容器进行充电。
其中，所述步骤(2)中，控制环境温度为22℃，相对湿度为1.5％，露点-36℃。
其中，所述正极活性物质为活性炭，负极活性物质为天然石墨。
其中，所述电解液A包括锂盐A、添加剂A和溶剂A，所述锂盐A由LiNO3和LiPF6按重量比1:1的比例组成，锂盐A的浓度为3mol/L；所述添加剂A为氟代碳酸乙烯酯，添加剂A的添加量为电解液A的4vt％；所述溶剂A由EC和DMC按体积比1:8的比例组成，有助于在预嵌锂过程中让负极形成良好的SEI膜。
其中，所述步骤(4)中，去除电解液后的预嵌锂卷芯使用DMC溶剂进行洗涤3遍后干燥。
其中，所述正极片上的正极活性物质的单位面积质量与负极片上的负极活性物质的单位面积质量比为2:1。
一种锂离子电容器，包括电解液B和外壳，还包括如上所述的预嵌锂卷芯。
其中，所述电解液B包括锂盐B、添加剂B和溶剂B，所述锂盐B为LiPF6，锂盐B的浓度为1.5mol/L；所述添加剂B为碳酸乙烯酯，添加剂B的添加量为电解液B的2vt％；所述溶剂B由EC和DMC按体积比1:3的比例组成。
其中，往预嵌锂卷芯注入电解液B然后封装于后壳中，静止后进行化成分容，即得到所述锂离子电容器；所述化成分容的具体操作为：先以相对于正极容量的0.5C电流恒流充电至3.8V，静止10h，然后以相对正极容量的1C电流恒流恒压充电至4.0V，再以相对正极容量的1C电流恒流放电至2.0V。
对实施例1制得的锂离子电容器进行充放电测试，得到如图1-3所示的测试结果，由图1和图2可以看出，本发明制得的锂离子电容器可以实现高倍率放电，由此可知，本发明制得的锂离子电容器具有高功率密度和优良循环性能的特点。
实施例2
一种锂离子电容器的负极预嵌锂方法，包括如下步骤：
(1)将正极活性物质和负极活性物质分别制成正极片和负极片；
(2)将正极片和负极片用隔膜隔开，通过卷绕形成卷芯，浸泡于电解液A中，得到预嵌锂电容器；
(3)将所述预嵌锂电容器进行过充，控制充电容量为正极容量的200％；
(4)去除电解液A，即得到预嵌锂卷芯。
其中，所述过充的具体操作为：先用相对于正极容量的0.1-0.3C的电流对预嵌锂电容器充电1-2h，再用相对于正极容量的0.5-2C对预嵌锂电容器进行充电。
其中，所述步骤(2)中，控制环境温度为20℃，相对湿度为1.5％，露点为-36℃。
其中，所述正极活性物质为活性炭，负极活性物质为天然石墨。
其中，所述电解液A包括锂盐A、添加剂A和溶剂A，所述锂盐A由LiNO3和LiPF6按质量比1:1的比例组成，锂盐A的浓度为2mol/L；所述添加剂A为氟代碳酸乙烯酯，添加剂A的添加量为电解液A的3vt％；所述溶剂A由EC和DMC按体积比1:5-10的比例组成，有助于在预嵌锂过程中让负极形成良好的SEI膜。
其中，所述步骤(4)中，去除电解液后的预嵌锂卷芯使用DMC溶剂进行洗涤3遍后干燥。
其中，所述正极片上的正极活性物质的单位面积质量与负极片上的负极活性物质的单位面积质量比为3:1。
一种锂离子电容器，包括电解液B和外壳，还包括如上所述的预嵌锂卷芯。
其中，所述电解液B包括锂盐B、添加剂B和溶剂B，所述锂盐B为LiPF6，锂盐B的浓度为1mol/L；所述添加剂B为碳酸乙烯酯，添加剂B的添加量为电解液B的1vt％；所述溶剂B由EC和DMC按体积比1:2的比例组成。
其中，往预嵌锂卷芯注入电解液B然后封装于后壳中，静止后进行化成分容，即得到所述锂离子电容器；所述化成分容的具体操作为：先以相对于正极容量的0.5C电流恒流充电至3.8V，静止9h，然后以相对正极容量的1C电流恒流恒压充电至4.0V，再以相对正极容量的1C电流恒流放电至2.0V。
实施例3
一种锂离子电容器的负极预嵌锂方法，包括如下步骤：
(1)将正极活性物质和负极活性物质分别制成正极片和负极片；
(2)将正极片和负极片用隔膜隔开，通过卷绕形成卷芯，浸泡于电解液A中，得到预嵌锂电容器；
(3)将所述预嵌锂电容器进行过充，控制充电容量为正极容量的600％；
(4)去除电解液A，即得到预嵌锂卷芯。
其中，所述过充的具体操作为：先用相对于正极容量的0.1-0.3C的电流对预嵌锂电容器充电1-2h，再用相对于正极容量的0.5-2C对预嵌锂电容器进行充电。
其中，所述步骤(2)中，控制环境温度为25℃，相对湿度为1.5％，露点为-36℃。
其中，所述正极活性物质为活性炭，负极活性物质为中间相碳微球。
其中，所述电解液A包括锂盐A、添加剂A和溶剂A，所述锂盐A由LiNO3和LiPF6按质量比1:1的比例组成，锂盐A的浓度为4mol/L；所述添加剂A为氟代碳酸乙烯酯，添加剂A的添加量为电解液A的5vt％；所述溶剂A由EC和DMC按体积比1:10的比例组成，有助于在预嵌锂过程中让负极形成良好的SEI膜。
其中，所述步骤(4)中，去除电解液后的预嵌锂卷芯使用DMC溶剂进行洗涤3遍后干燥。
其中，所述正极片上的正极活性物质的单位面积质量与负极片上的负极活性物质的单位面积质量比为1:1。
一种锂离子电容器，包括电解液B和外壳，还包括如上所述的预嵌锂卷芯。
其中，所述电解液B包括锂盐B、添加剂B和溶剂B，所述锂盐B为LiBF4，锂盐B的浓度为1mol/L；所述添加剂B为碳酸乙烯酯，添加剂B的添加量为电解液B的2vt％；所述溶剂B由EC和DMC按体积比1:2的比例组成。
其中，往预嵌锂卷芯注入电解液B然后封装于后壳中，静止后进行化成分容，即得到所述锂离子电容器；所述化成分容的具体操作为：先以相对于正极容量的0.5C电流恒流充电至3.8V，静止12h，然后以相对正极容量的1C电流恒流恒压充电至4.0V，再以相对正极容量的1C电流恒流放电至2.0V。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种锂离子电容器的负极预嵌锂方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将正极活性物质和负极活性物质分别制成正极片和负极片；
（2）将正极片和负极片用隔膜隔开，通过卷绕形成卷芯，浸泡于电解液A中，得到预嵌锂电容器；
（3）将所述预嵌锂电容器进行过充，控制充电容量为正极容量的200%-600%；
（4）去除电解液A，即得到预嵌锂卷芯；
所述过充的具体操作为：先用相对于正极容量的0.1-0.3C的电流对预嵌锂电容器充电1-2h，再用相对于正极容量的0.5-2C对预嵌锂电容器进行充电；
所述步骤（2）中，控制环境温度为20-25℃，相对湿度＜2%，露点＜-35℃；
所述正极活性物质为活性炭，负极活性物质为石墨、中间相碳微球、软碳和硬碳中的至少一种；
所述电解液A包括锂盐A、添加剂A和溶剂A，所述锂盐A为LiNO3和LiPF6的混合物，锂盐A的浓度为2-4mol/L；所述添加剂A为氟代碳酸乙烯酯，添加剂A的添加量为电解液A的3-5vt%；所述溶剂A由EC和DMC按体积比1:5-10的比例组成。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电容器的负极预嵌锂方法，其特征在于：所述步骤（4）中，去除电解液后的预嵌锂卷芯使用DMC溶剂进行洗涤3遍后干燥。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电容器的负极预嵌锂方法，其特征在于：所述正极片上的正极活性物质的单位面积质量与负极片上的负极活性物质的单位面积质量比为1-3:1。
4.一种锂离子电容器，包括电解液B和外壳，其特征在于：还包括权利要求1-3任意一项所述的预嵌锂卷芯。
5.根据权利要求4所述的一种锂离子电容器，其特征在于：所述电解液B包括锂盐B、添加剂B和溶剂B，所述锂盐B为LiPF6和LiBF4中的至少一种，锂盐B的浓度为1-5mol/L；所述添加剂B为碳酸乙烯酯，添加剂B的添加量为电解液B的1-2vt%；所述溶剂B由EC和DMC按体积比1:2-3的比例组成。
6.一种如权利要求4或5所述的锂离子电容器的制作方法，其特征在于：往预嵌锂卷芯注入电解液B然后封装于外壳中，静止后进行化成分容，即得到所述锂离子电容器；所述化成分容的具体操作为：先以相对于正极容量的0.5C电流恒流充电至3.8V，静止9-12h，然后以相对正极容量的1C电流恒流恒压充电至4.0V，再以相对正极容量的1C电流恒流放电至2.0V。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112635930B (zh) * 2020-12-22 2023-02-07 东莞东阳光科研发有限公司 一种锂硫软包电池的注液方法
CN113078364A (zh) * 2021-03-29 2021-07-06 中南大学 一种高能量密度铝壳锂离子电池的制造方法
CN114156094B (zh) * 2021-11-09 2023-03-28 同济大学 一种锂离子电容器负极化成工艺

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014207453A (ja) * 2012-02-13 2014-10-30 日新電機株式会社 蓄電デバイス
CN104319115A (zh) * 2014-07-16 2015-01-28 惠州市鸣曦科技有限公司 混合超级电容器负极预嵌锂方法
CN104681311A (zh) * 2014-12-12 2015-06-03 宁波南车新能源科技有限公司 一种锂离子电容器的新型预嵌锂方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014207453A (ja) * 2012-02-13 2014-10-30 日新電機株式会社 蓄電デバイス
CN104319115A (zh) * 2014-07-16 2015-01-28 惠州市鸣曦科技有限公司 混合超级电容器负极预嵌锂方法
CN104681311A (zh) * 2014-12-12 2015-06-03 宁波南车新能源科技有限公司 一种锂离子电容器的新型预嵌锂方法

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