CN109817472B - 一种锂离子电容器的预嵌锂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂离子电容器制造技术领域，具体是一种锂离子电容器的预嵌锂方法，包括步骤如下S1：确定锂离子电容器的正负极分为具有多孔集流体的电极材料或具有活性材料的电极材料；当正负极为具有多孔集流体的电极材料时，根据锂离子电容器的体系，判断电容器嵌锂的位置；S2：根据锂离子电容器嵌锂的位置，判断预嵌锂方法：S3：当正负极为具有活性材料的电极材料时，筛选预嵌锂方法。本发明能够采用不同的预嵌锂方法，满足保证预嵌锂的数量满足电容器的需求，提高倍率性和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电容器制造技术领域，特别涉及一种锂离子电容器的预嵌锂方法。
背景技术
由于石化资源的枯竭以及日趋严重的环境问题，太阳能、风能、潮汐能、生物质能等高效清洁的可再生能源得到发展和利用。随之，如何实现新能源的储存于转化成为摆在我们面前亟待解决的问题。
锂离子电容器属于非对称超级电容器，通常由电池型负极和电容型正极共同置于有机锂盐溶液中组装而成，同时具备二者的优良性能，具有比锂离子电池更高的功率密度、比超级电容器更高的能量密度，在智能电网、城市公交、轨道交通、航空航天、新能源汽车等方面具有广阔的市场前景。
与对称型超级电容器的制作过程相比，锂离子电容器的制作过程中，负极预嵌锂是其核心工艺，同时也是难点所在。通过负极预嵌锂，可以增大锂离子电容器的工作电压，降低电极内阻和不可逆容量的损失，减小电解液中锂离子的小孩，提高器件的循环寿命。同时，预嵌锂过少，负极不能稳定的处于较低电位，会影响器件的能量密度和循环性能；预嵌锂量过多，在充放电时会导致负极产生过充现象，致使锂离子在负极表面沉积，影响倍率性能和循环寿命。
因此需要采用一种能够兼容多种预嵌锂的方法能够根据不同体系的电容器选择不同的预嵌锂方法，保证预嵌锂的数量满足电容器的需求。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种锂离子电容器的预嵌锂方法，能够采用不同的预嵌锂方法，满足保证预嵌锂的数量满足电容器的需求，提高倍率性和使用寿命。
为了解决上述问题，本发明提供一种锂离子电容器的预嵌锂方法，包括步骤如下S1：判断锂离子电容器的正负极分为具有多孔集流体的电极材料或具有活性材料的电极材料；当正负极为具有多孔集流体的电极材料时，根据锂离子电容器的体系，判断电容器嵌锂的位置；S2：根据锂离子电容器嵌锂的位置，判断预嵌锂方法：当锂离子电容器中负极需要预嵌锂，采用体内预嵌锂方法；当锂离子电容器中正极需要预嵌锂，采用体相预嵌锂方法；当锂离子电容器中贴合锂源的负极需要预嵌锂，采用体外预嵌锂方法；S3：当正负极为具有活性材料的电极材料时，采用体相预嵌锂方法或体外预嵌锂方法中的一种预嵌锂方法。
进一步地，所述体内预嵌锂方法包括负极预嵌锂方法，所述负极预嵌锂方法为通过CVD法、磁控溅射法、挤压涂布法或喷涂法的一种或多种组合方式在负极表面引入锂层。
进一步地，所述体相预嵌锂方法包括电解液预嵌锂方法、正极预嵌锂方法和隔膜预嵌锂方法。
进一步地，所述正极预嵌锂方法为通过挤压涂布法或喷涂法的一种或多种组合方式在正极表面引入锂层。
进一步地，所述电解液预嵌锂方法为在正极表面电解浓度为1.5M～3.0M的六氟磷酸锂有机溶液。
进一步地，所述隔膜预嵌锂方法为通过CVD法、磁控溅射法、挤压涂布法或喷涂法的一种或多种组合方式在隔膜表面引入锂层。
进一步地，所述体外预嵌锂方法包括第三电极预嵌锂方法和外部锂源预嵌锂方法。
进一步地，所述第三电极预嵌锂方法为在贴合锂带、锂箔或带孔锂箔中的一种材料的负极上通过放电方式引入锂层；所述外部锂源预嵌锂方法均为在贴合锂带、锂箔或带孔锂箔中的一种材料的负极上通过外部短路方式引入锂层。
进一步地，所述步骤S3还包括：根据具有活性材料的电极材料的含锂情况，判断预嵌锂方法：当具有活性材料的电极材料含锂时，采用电解液预嵌锂方法、隔膜预嵌锂方法中的一种预嵌锂方法；当具有活性材料的电极材料不含锂时，采用外部短路预嵌锂方法。
本发明还包括了一种锂离子电容器，采用所述预嵌锂方法引入锂离子。
由于上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1)本发明的锂离子电容器的预嵌锂方法，能够根据不同电容器体系，采用不同的预嵌锂方法，满足保证预嵌锂的数量满足电容器的需求，提高倍率性和使用寿命。
2)本发明的锂离子电容器的预嵌锂方法，能够根据不同电容器的具有活性材料的电极材料，采用不同的预嵌锂方法，满足保证预嵌锂的数量满足电容器的需求，提高倍率性和使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明实施例提供的锂离子电容器的预嵌锂方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
实施例一
本实施例一提供一种锂离子电容器的预嵌锂方法，如图1所示，图1是本发明实施例提供的锂离子电容器的预嵌锂方法的流程图。包括步骤如下：S1：判断锂离子电容器的正负极分为具有多孔集流体的电极材料或具有活性材料的电极材料；当正负极为具有多孔集流体的电极材料时，根据锂离子电容器的体系，判断电容器嵌锂的位置；S2：根据锂离子电容器嵌锂的位置，判断预嵌锂方法：当锂离子电容器中负极需要预嵌锂，采用体内预嵌锂方法；当锂离子电容器中正极需要预嵌锂，采用体相预嵌锂方法；当锂离子电容器中贴合锂源的负极需要预嵌锂，采用体外预嵌锂方法；S3：当正负极为具有活性材料的电极材料时，采用体相预嵌锂方法或体外预嵌锂方法中的一种预嵌锂方法。
具体地，述步骤S3还包括：根据具有活性材料的电极材料的含锂情况，判断预嵌锂方法：当具有活性材料的电极材料含锂时，采用电解液预嵌锂方法、隔膜预嵌锂方法中的一种预嵌锂方法；当具有活性材料的电极材料不含锂时，采用外部短路预嵌锂方法。
具体地，所述体内预嵌锂方法包括极预嵌锂方法，所述负极预嵌锂方法为通过CVD法、磁控溅射法、挤压涂布法或喷涂法的一种或多种组合方式在负极表面引入一层锂离子。
具体地，体相预嵌锂方法包括电解液预嵌锂方法、正极预嵌锂方法和隔膜预嵌锂方法。
进一步地，所述电解液预嵌锂方法为正极表面通过电解浓度为1.5M～3.0M的六氟磷酸锂有机溶液，引入一层锂离子。
进一步地，所述正极预嵌锂方法包括正极具有活性材料的电极材料预嵌锂方法和正极具有多孔集流体的电极材料预嵌锂方法，所述正极具有活性材料的电极材料预嵌锂方法为采用锂源或者锂源与正极活性材料混合物通过挤压涂布法或喷涂法将锂离子引入到正极活性材料的表面，所述锂源为富锂三元材料或者含锂的氧化物；所述正极具有多孔集流体的电极材料预嵌锂方法为在正极多孔集流体上通过挤压涂布法或喷涂法引入一层含锂的氧化物。
进一步地，所述隔膜预嵌锂方法为通过CVD法、磁控溅射法、挤压涂布法或喷涂法的一种或多种组合方式在隔膜表面引入一层锂离子，所述隔膜直接与负极连接。
具体地，所述体外预嵌锂方法包括第三电极预嵌锂方法和外部锂源预嵌锂方法；所述第三电极预嵌锂方法为在贴合锂带、锂箔或带孔锂箔中的一种材料的负极上通过放电方式引入锂层；所述外部锂源预嵌锂方法均为在贴合锂带、锂箔或带孔锂箔中的一种材料的负极上通过外部短路方式引入锂层。
本实施例一提供了一种锂离子电容器的预嵌锂方法，能够采用不同的预嵌锂方法，满足保证预嵌锂的数量满足电容器的需求，提高倍率性和使用寿命。
实施例二
本实施例二提供了一种锂离子电容器，采用所述预嵌锂方法，所述预嵌锂方法包括步骤如下：S1：判断锂离子电容器的正负极分为具有多孔集流体的电极材料或具有活性材料的电极材料；当正负极为具有多孔集流体的电极材料时，根据锂离子电容器的体系，判断电容器嵌锂的位置；S2：根据锂离子电容器嵌锂的位置，判断预嵌锂方法：当锂离子电容器中负极需要预嵌锂，采用体内预嵌锂方法；当锂离子电容器中正极需要预嵌锂，采用体相预嵌锂方法；当锂离子电容器中贴合锂源的负极需要预嵌锂，采用体外预嵌锂方法；S3：当正负极为具有活性材料的电极材料时，采用体相预嵌锂方法或体外预嵌锂方法中的一种预嵌锂方法。
具体地，述步骤S3还包括：根据具有活性材料的电极材料的含锂情况，判断预嵌锂方法：当具有活性材料的电极材料含锂时，采用电解液预嵌锂方法、隔膜预嵌锂方法中的一种预嵌锂方法；当具有活性材料的电极材料不含锂时，采用外部短路预嵌锂方法。
具体地，所述体内预嵌锂方法包括极预嵌锂方法，所述负极预嵌锂方法为通过CVD法、磁控溅射法、挤压涂布法或喷涂法的一种或多种组合方式在负极表面引入一层锂离子。
具体地，体相预嵌锂方法包括电解液预嵌锂方法、正极预嵌锂方法和隔膜预嵌锂方法。
进一步地，所述电解液预嵌锂方法为正极表面通过电解浓度为1.5M～3.0M的六氟磷酸锂有机溶液，引入一层锂离子。
进一步地，所述正极预嵌锂方法包括正极具有活性材料的电极材料预嵌锂方法和正极具有多孔集流体的电极材料预嵌锂方法，所述正极具有活性材料的电极材料预嵌锂方法为采用锂源或者锂源与正极活性材料混合物通过挤压涂布法或喷涂法将锂离子引入到正极活性材料的表面，所述锂源为富锂三元材料或者含锂的氧化物；所述正极具有多孔集流体的电极材料预嵌锂方法为在正极多孔集流体上通过挤压涂布法或喷涂法引入一层含锂的氧化物。
进一步地，所述隔膜预嵌锂方法为通过CVD法、磁控溅射法、挤压涂布法或喷涂法的一种或多种组合方式在隔膜表面引入一层锂离子，所述隔膜直接与负极连接。
具体地，所述体外预嵌锂方法包括第三电极预嵌锂方法和外部锂源预嵌锂方法；所述第三电极预嵌锂方法为在贴合锂带、锂箔或带孔锂箔中的一种材料的负极上通过放电方式引入锂层；所述外部锂源预嵌锂方法均为在贴合锂带、锂箔或带孔锂箔中的一种材料的负极上通过外部短路方式引入锂层。
本实施二提供了一种锂离子电容器采用上述预嵌锂方法，能够根据电容器的体系不同，采用不同的预嵌锂方法，满足保证预嵌锂的数量满足电容器的需求，提高倍率性和使用寿命。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。
Claims (10)
1.一种锂离子电容器的预嵌锂方法，其特征在于，包括步骤如下：
S1：确定锂离子电容器的正负极分为具有多孔集流体的电极材料或具有活性材料的电极材料；
当正负极为具有多孔集流体的电极材料时，根据锂离子电容器的体系，判断电容器嵌锂的位置；
S2：根据锂离子电容器嵌锂的位置，判断预嵌锂方法：
当锂离子电容器中负极需要预嵌锂，采用体内预嵌锂方法；
当锂离子电容器中正极需要预嵌锂，采用体相预嵌锂方法；
当锂离子电容器中贴合锂源的负极需要预嵌锂，采用体外预嵌锂方法；
S3；当正负极为具有活性材料的电极材料时，采用体相预嵌锂方法或体外预嵌锂方法中的一种预嵌锂方法。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电容器的预嵌锂方法，其特征在于，所述体内预嵌锂方法包括负极预嵌锂方法，所述负极预嵌锂方法为通过CVD法、磁控溅射法、挤压涂布法或喷涂法的一种或多种组合方式在负极表面引入锂层。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电容器的预嵌锂方法，其特征在于，所述体相预嵌锂方法包括电解液预嵌锂方法、正极预嵌锂方法和隔膜预嵌锂方法。
4.根据权利要求3所述的一种锂离子电容器的预嵌锂方法，其特征在于，所述正极预嵌锂方法为通过挤压涂布法或喷涂法的一种或多种组合方式在正极表面引入锂层。
5.根据权利要求3所述的一种锂离子电容器的预嵌锂方法，其特征在于，所述电解液预嵌锂方法为在正极表面电解浓度为1.5M～3.0M的六氟磷酸锂有机溶液。
6.根据权利要求3所述的一种锂离子电容器的预嵌锂方法，其特征在于，所述隔膜预嵌锂方法为通过CVD法、磁控溅射法、挤压涂布法或喷涂法的一种或多种组合方式在隔膜表面引入锂层。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电容器的预嵌锂方法，其特征在于，所述体外预嵌锂方法包括第三电极预嵌锂方法和外部锂源预嵌锂方法。
8.根据权利要求7所述的一种锂离子电容器的预嵌锂方法，其特征在于，所述第三电极预嵌锂方法为在贴合锂带、锂箔或带孔锂箔中的一种材料的负极上通过放电方式引入锂层；所述外部锂源预嵌锂方法均为在贴合锂带、锂箔或带孔锂箔中的一种材料的负极上通过外部短路方式引入锂层。
9.根据权利要求1所述的一种锂离子电容器的预嵌锂方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：
根据具有活性材料的电极材料的含锂情况，判断预嵌锂方法：
当具有活性材料的电极材料含锂时，采用电解液预嵌锂方法、隔膜预嵌锂方法中的一种预嵌锂方法；
当具有活性材料的电极材料不含锂时，采用外部短路预嵌锂方法。
10.一种锂离子电容器，其特征在于，采用如权利要求1-9项中任意一项所述的预嵌锂方法引入锂离子。
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