CN111987392A - 一种分开式锂离子电池电容及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种分开式锂离子电池电容及其制备方法，涉及电化学储能器件技术领域。本发明不使正极电极片中的锂离子电池材料与超级电容材料直接混合，使锂离子电池材料与超级电容材料分别制成电池电极(负载锂离子电池材料的正极电极片)与电容电极(负载超级电容材料的正极电极片)，然后以并联的方式联结，这样，既实现了锂离子电池材料与超级电容器材料的内部并联设计，同时又避免了两种电极材料之间的相互影响，使锂离子电池电容具有更高的倍率性能和更小的内阻，进而提高了锂离子电池电容的能量效率。

Description

一种分开式锂离子电池电容及其制备方法
技术领域
本发明涉及电化学储能器件技术领域，特别涉及一种分开式锂离子电池电容及其制备方法。
背景技术
锂离子电池电容是一种新型的电化学储能材料，中国超级电容产业联盟的定义是，至少有一个电极采用了电池材料和超级电容材料。锂离子电池电容由于同时采用了电池材料和电容材料，因此具有比超级电容器更高的能量密度、比锂离子电池更高的功率密度和循环寿命，在能量密度和功率密度这一矛盾性能之间取得了平衡。
通常，锂离子电池电容采用复合正极，包括超级电容器的活性材料和锂离子电池的正极活性材料，这两种电极材料在内部可看作是一种内部并联的关系，即锂离子电池和锂离子电容器的内部并联，在小倍率充电和放电时锂离子电池材料可以充分发挥高容量的优势，在大电流工况下超级电容器材料起到分流的作用，还可以提高电池材料的使用寿命。然而，在锂离子电池电容的内部，同时存在两种储能机制的竞争，即锂离子电池正极材料在充放电过程中锂离子的脱出和插嵌过程，这是一个氧化还原反应过程，动力学过程较慢；另一过程是发生在超级电容材料表面的离子吸脱附过程，这是一个不涉及电荷转移的物理过程，动力过程较快。然而，在超级电容材料表面多级孔和缺陷位点会对锂离子和阴离子的吸附和捕捉作用与锂离子在电池正极材料的锂离子脱嵌与插入过程之间形成竞争与不利影响。Journal of Power Sources期刊在2019年出版的第433卷第126689页报道了一种采用镍钴锰酸锂与活性炭的复合正极、负极采用硬碳电极的锂离子电池电容，可以观察到锂离子电池电容在充电与放电过程出现较大的平台电压差，表明该器件具有较大的电化学极化和较低的倍率性能。可见，现有技术中的锂离子电池电容存在电化学极化大、倍率性能低的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种分开式锂离子电池电容及其制备方法。本发明提供的锂离子电池电容电化学极化小、倍率性能高。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种分开式锂离子电池电容，包括壳体、电解液、正极极耳、负极极耳以及层叠设置负极电极片、隔膜和正极电极片，所述隔膜设置在所述负极电极片和正极电极片之间，所述层叠设置负极电极片、隔膜和正极电极片构成电极结构，所述正极电极片为单面负载或双面负载；
当所述正极电极片为单面负载时，所述单面负载的活性物质仅包含锂离子电池材料或仅包含超级电容材料，所述单面负载的正极电极片位于所述电极结构的最外侧，所述分开式锂离子电池电容中正极电极片的数量＞1；
当所述正极电极片为双面负载时，所述正极电极片的任一个面负载的活性物质仅包含锂离子电池材料或仅包含超级电容材料，所述双面负载的正极电极片位于所述电极结构的非最外侧，所述分开式锂离子电池电容中同时含有锂离子电池材料和超级电容材料，当单个正极电极片的双面负载的活性物质分别为锂离子电池材料和超级电容材料时，所述正极电极片的数量≥1；当单个正极电极片的双面负载的活性物质同时为锂离子电池材料或同时为超级电容材料时，所述分开式锂离子电池电容中正极电极片的数量＞1；
各个正极电极片通过超声焊接的方式并联；
所述分开式锂离子电池电容中锂离子电池材料和超级电容材料的质量比为19：1～1：19，所述正极电极片单个面负载的锂离子电池材料与单个面负载的超级电容材料的质量之比为1：10～10：1；
所述负极电极片经过预嵌锂处理得到，所述预嵌锂的量根据式1计算得到：
Cpre-dope＝(k×mN×CN-mC×CC×V0/3.6-mBCB)/mN 式1
式1中，Cpre-dope表示预嵌锂的量，单位为mAh/g；k为嵌锂系数，k＝60％～100％；mN是负极电极片负载的负极活性材料的质量，单位是g；CN是负极活性材料的比容量，单位为mAh/g；V0是电压系数，取值范围是0.5～2；mC是超级电容材料的质量，单位是g；CC是超级电容材料的比电容量，单位是F/g；mB是锂离子电池材料的质量，单位是g；CB是锂离子电池材料的比容量，单位为mAh/g。
优选地，所述正极电极片单个面负载的锂离子电池材料与单个面负载的超级电容材料的质量之比为1：5～5：1。
优选地，所述锂离子电池材料为镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂或磷酸铁锂。
优选地，所述超级电容材料为活性炭、多孔炭、中孔炭、碳气凝胶、石墨烯或活化碳纤维。
优选地，当所述分开式锂离子电池电容的最外层为正极电极片时，所述正极电极片为单面负载，所述单面负载的活性物质面向所述隔膜。
优选地，所述负极电极片表面负载的负极活性材料为石墨、中间相碳微球、硬碳、软碳、氧化亚硅或纳米晶硅。
优选地，所述超级电容材料的单面负载质量与负极电极片的单面负载负极活性材料的质量比为1:2～6:1。
优选地，所述负极电极片由负极集流体和负极活性材料构成，所述负极集流体为含有1％～50％开孔率的贯穿孔的铜箔。
优选地，所述正极电极片由正极集流体、锂离子电池材料和/或超级电容材料构成，所述正极集流体为含有1％～50％开孔率的贯穿孔的铝箔。
本发明还提供了上述技术方案所述的分开式锂离子电池电容的制备方法，包括以下步骤：
将负极电极片、正极电极片和隔膜通过叠片或卷绕形成电芯，负极电极片和正极电极片通过隔膜隔开；所述正极电极片为单面负载或双面负载；
将所述电芯放入壳体中，正极极耳与所有正极电极片连接并伸出壳体，负极极耳与所有负极电极片连接并伸出壳体；
在所述壳体中放置金属锂电极，所述金属锂电极与电芯相对放置，且在金属锂电极与电芯之间设置隔膜；
在所述壳体中注入电解液后对壳体进行预封口，然后对所述负极电极片进行预嵌锂，化成，然后取出所述金属锂电极，倒出多余电解液，进行真空封口，得到所述分开式锂离子电池电容，所述预嵌锂完成与化成的时间间隔≤8h。
本发明提供了一种分开式锂离子电池电容，包括壳体、电解液、正极极耳、负极极耳以及层叠设置负极电极片、隔膜和正极电极片，所述隔膜设置在所述负极电极片和正极电极片之间，所述层叠设置负极电极片、隔膜和正极电极片构成电极结构，所述正极电极片为单面负载或双面负载；当所述正极电极片为单面负载时，所述单面负载的活性物质仅包含锂离子电池材料或仅包含超级电容材料，所述单面负载的正极电极片位于所述电极结构的最外侧，所述分开式锂离子电池电容中正极电极片的数量＞1；当所述正极电极片为双面负载时，所述正极电极片的任一个面负载的活性物质仅包含锂离子电池材料或仅包含超级电容材料，所述双面负载的正极电极片位于所述电极结构的非最外侧，所述分开式锂离子电池电容中同时含有锂离子电池材料和超级电容材料，当单个正极电极片的双面负载的活性物质分别为锂离子电池材料和超级电容材料时，所述正极电极片的数量≥1；当单个正极电极片的双面负载的活性物质同时为锂离子电池材料或同时为超级电容材料时，所述分开式锂离子电池电容中正极电极片的数量＞1；当所述正极电极片的数量≥1时，各个正极电极片通过超声焊接的方式并联；所述分开式锂离子电池电容中锂离子电池材料和超级电容材料的质量比为19：1～1：19，所述正极电极片单个面负载的锂离子电池材料与单个面负载的超级电容材料的质量之比为1：10～10：1；所述负极电极片经过预嵌锂处理得到，所述预嵌锂的量根据式1计算得到：
Cpre-dope＝(k×mN×CN-mC×CC×V0/3.6-mBCB)/mN 式1
式1中，Cpre-dope表示预嵌锂的量，单位为mAh/g；k为嵌锂系数，k＝60％～100％；mN是负极电极片负载的负极活性材料的质量，单位是g；CN是负极活性材料的比容量，单位为mAh/g；V0是电压系数，取值范围是0.5～2；mC是超级电容材料的质量，单位是g；CC是超级电容材料的比电容量，单位是F/g；mB是锂离子电池材料的质量，单位是g；CB是锂离子电池材料的比容量，单位为mAh/g。本发明通过采用这种结构的锂离子电池电容，消除了传统锂离子电池电容中锂离子电池材料与电容材料之间的竞争吸附与相互消极作用，显著减小了电化学极化，减小了内阻，倍率性能极大提高，不使正极电极片中的锂离子电池材料与超级电容材料直接混合，使锂离子电池材料与超级电容材料分别制成电池电极(负载锂离子电池材料的正极电极片)与电容电极(负载超级电容材料的正极电极片)，然后以并联的方式联结，这样，既实现了锂离子电池材料与超级电容器材料的内部并联设计，同时又避免了两种电极材料之间的相互影响。本发明针对锂离子电池材料和超级电容材料存在的容量和动力学性能的匹配问题进行了研究，锂离子电池材料的比容量为120～180mAh/g，而超级电容材料的比容量仅为40～60mAh/g，如果要使锂离子电池材料与超级电容材料的容量相等，则超级电容材料的质量应该是锂离子电池材料的3倍。然而，两者在高倍率的充电工况下所能存储荷的能力不同，超级电容材料在高倍率下能够存储更大比例的容量，也即是荷电状态(state of charge)更高，比如，在20C电流下，超级电容材料可以充进去80％的电，而锂离子电池材料可能只能充进去40％的电，在这种情况下，两者的荷电状态又变得不平衡，亦即不匹配，本发明从科学设计和实验验证的角度得到了锂离子电池材料和超级电容材料的匹配规律，通过限定锂离子电池材料和超级电容材料的质量比为19：1～1：19，在分开式锂离子电池电容中，超级电容材料起到电容的作用，锂离子电池材料起到电池的作用，两者在器件的内部形成并联关系，由于电容的储能机制是离子吸脱附，是物理过程，内阻较小，可以通过较大的电流，可以起到分流的作用，当电流和功率较大时，电流会优先从电容材料通过。相反，电池电极是限制大电流冲击的，在大电流充电时锂离子从电池材料中脱嵌引起电池材料晶格的收缩；由于锂离子在电池材料的晶格中扩散较慢，还会引起浓差极化，即电极材料颗粒内部与表面锂离子浓度出现浓度梯度；电池材料的内阻较大，大电流工况下产热较大，不利于热量的散热。因此，在器件内部，电池电极(负载锂离子电池材料的正极电极片)与电容电极(负载超级电容材料的正极电极片)可以产生协同作用，使锂离子电池电容具有更高的倍率性能和更小的内阻，进而提高了锂离子电池电容的能量效率。
本发明中，由于在正极电极片中含有超级电容材料，它的储能机制与锂离子电池材料不同，锂离子电池材料的储能机制是利用一种称作“摇椅”的机制，在充电时锂离子从锂离子电极材料中脱出并嵌入到负极的电极材料中，放电时可逆地从负极活性材料中脱出而嵌入到锂离子电极材料中，这期间不会消耗电解质溶液中的锂离子。而超级电容材料不同，它不含有锂离子，不能可逆脱出和嵌入锂，破坏了摇椅机制，造成锂离子的缺乏，为此，本发明提出了在锂离子电池电容引入预嵌锂机制：
Cpre-dope＝(k×mN×CN-mC×CC×V0/3.6-mBCB)/mN 式1
式1中，Cpre-dope表示预嵌锂的量，单位为mAh/g；k为嵌锂系数，k＝60％～100％；mN是负极电极片负载的负极活性材料的质量，单位是g；CN是负极活性材料的比容量，单位为mAh/g；V0是电压系数，取值范围是0.5～2；VmC是超级电容材料的质量，单位是g；CC是超级电容材料的比电容量，单位是F/g；mB是锂离子电池材料的质量，单位是g；CB是锂离子电池材料的比容量，单位为mAh/g。本发明通过预嵌锂，能够使锂离子优先嵌入到电容电极所对应的正极电极片中，实现了锂离子的补偿问题。
本发明还提供了锂离子电池电容的制备方法，包括了预嵌锂的过程和化成，化成能够避免锂离子过多向电池电极所对的负极电极片中扩散。
附图说明
图1为实施例1制得的锂离子电池的结构示意图；
图2为实施例1制得的锂离子电池电容的充放电曲线；
图3为实施例2制得的锂离子电池电容的充放电曲线；
图4为实施例3制得的锂离子电池电容的充放电曲线；
图5为对比例1制得的锂离子电池电容的充放电曲线；
图6为对比例2制得的锂离子电池电容的充放电曲线；
图7为实施例1～3以及对比例1～2制得的锂离子电池电容在不同倍率下的容量保持率；
图8为实施例1～3以及对比例1～2制得的锂离子电池电容在不同倍率下的放电比容量曲线；
图9为实施例4制得的锂离子电池的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种分开式锂离子电池电容，包括壳体、电解液、正极极耳、负极极耳以及层叠设置负极电极片、隔膜和正极电极片，所述隔膜设置在所述负极电极片和正极电极片之间，所述层叠设置负极电极片、隔膜和正极电极片构成电极结构，所述正极电极片为单面负载或双面负载；
当所述正极电极片为单面负载时，所述单面负载的活性物质仅包含锂离子电池材料或仅包含超级电容材料，所述单面负载的正极电极片位于所述电极结构的最外侧，所述分开式锂离子电池电容中正极电极片的数量＞1；
当所述正极电极片为双面负载时，所述正极电极片的任一个面负载的活性物质仅包含锂离子电池材料或仅包含超级电容材料，所述双面负载的正极电极片位于所述电极结构的非最外侧，所述分开式锂离子电池电容中同时含有锂离子电池材料和超级电容材料，当单个正极电极片的双面负载的活性物质分别为锂离子电池材料和超级电容材料时，所述正极电极片的数量≥1；当单个正极电极片的双面负载的活性物质同时为锂离子电池材料或同时为超级电容材料时，所述分开式锂离子电池电容中正极电极片的数量＞1；
各个正极电极片通过超声焊接的方式并联；
所述分开式锂离子电池电容中锂离子电池材料和超级电容材料的质量比为19：1～1：19，所述正极电极片单个面负载的锂离子电池材料与单个面负载的超级电容材料的质量之比为1：10～10：1；
所述负极电极片经过预嵌锂处理得到，所述预嵌锂的量根据式1计算得到：
Cpre-dope＝(k×mN×CN-mC×CC×V0/3.6-mBCB)/mN 式1
式1中，Cpre-dope表示预嵌锂的量，单位为mAh/g；k为嵌锂系数，k＝60％～100％；mN是负极电极片负载的负极活性材料的质量，单位是g；CN是负极活性材料的比容量，单位为mAh/g；V0是电压系数，取值范围是0.5～2；mC是超级电容材料的质量，单位是g；CC是超级电容材料的比电容量，单位是F/g；mB是锂离子电池材料的质量，单位是g；CB是锂离子电池材料的比容量，单位为mAh/g。
在本发明中，所用各材料如无特殊说明，均为市售材料。
本发明对所述壳体、电解液、正极极耳和负极极耳的具体种类、材质没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可，具体地如，正极极耳为铝条，负极极耳为镍条。
在本发明中，所述正极电极片单个面负载的锂离子电池材料与单个面负载的超级电容材料的质量之比优选为1：5～5：1，最优选为1：2，当所述锂离子电池材料和超级电容材料的质量比为1：2时，所述锂电池材料与超级电容材料的容量比为1.65：1。
在本发明中，所述锂离子电池材料优选为镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂或磷酸铁锂，所述镍钴锰酸锂也称为三元正极材料，化学式为LiNixCoyMnzO2，按过渡金属元素组成不同具体为：LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.7Co0.2Mn0.1O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，可分别用NCM111、NCM523、NCM622、NCM721和NCM811表示；
所述超级电容材料优选为活性炭、多孔炭、中孔炭、碳气凝胶、石墨烯或活化碳纤维。
在本发明中，所述隔膜优选为纤维素薄膜、聚偏氟乙烯膜、聚亚酰胺薄膜或聚乙烯薄膜，更优选为聚乙烯薄膜，所述聚乙烯薄膜的厚度优选为10～25μm。
在本发明中，当所述分开式锂离子电池电容的最外层优选为正极电极片时，所述正极电极片优选为单面负载，所述单面负载的活性物质面向所述隔膜。
在本发明中，当所述分开式锂离子电池电容的最外层优选为负极电极片时，所述负极电极片优选为单面负载或双面负载。当所述负极电极片为单面负载时，称为单面负极电极片，当所述负极电极片为双面负载时，称为双面负极电极片。
在本发明中，当所述正极电极片为单面负载锂离子电池材料时，称为单面电池电极片，当所述正极电极片为单面负载超级电容材料时，称为单面电容电极片；当所述正极电极片为双面负载锂离子电池材料时，称为双面电池电极片，当所述正极电极片为双面负载超级电容材料时，称为双面电容电极片。本发明对所述单面电池电极片、单面电容电极片、双面电池电极片和双面电容电极片的负载的锂离子电池材料或超级电容材料的具体量量满足(单个面)所述锂离子电池材料和超级电容材料的质量比优选为10：1～1：10，更优选为5：1～1：5，且能够保证所述分开式锂离子电池电容中锂离子电池材料和超级电容材料的质量比为19：1～1：19即可。
在本发明中，所述超级电容材料的单面负载质量与负极电极片的单面负载负极活性材料的质量比优选为1:2～6:1。
在本发明中，各个正极电极片通过超声焊接的方式并联，优选为通过超声波焊极耳的方法，焊接到一起。
本发明对负极电极片、隔膜和正极电极片的数量没有特殊的限定，在本发明中的实施例中，所述锂离子电池电容的结构优选为单面电容电极片/双面负极电极片/双面电池电极片/双面负极电极片/双面电池电极片/单面负极电极片或单面电容电极片/双面负极电极片/单面电池电极片或单面电容电极片/双面负极电极片/双面电池电极片/单面负极电极片或单面电容电极片/双面负极电极片/双面电容电极片/双面负极电极片/双面电容电极片/双面负极电极片/双面电池电极片/双面负极电极片/双面电池电极片/双面负极电极片/双面电容电极片/双面负极电极片/双面电容电极片/双面负极电极片/单面电容电极片或单面电容电极片/双面负极电极/片双面不同的正极电极片/单面负极电极片，相邻的两个极片用隔膜隔开。
在本发明中，所述负极电极片优选包括负极集流体和涂覆于所述负极集流体的负极活性材料，所述负极活性材料优选为石墨、中间相碳微球、硬碳、软碳、氧化亚硅或纳米晶硅；其中，所述负极集流体优选为具有贯穿孔的铜箔，所述负极集流体的开孔率优选为5～50％；在本发明中，所述开孔率是指集流体上孔的面积与集流体的面积的比值；所述负极电极片优选还包括导电剂和粘结剂，即负极电极片是将包括负极活性材料、导电剂和粘结剂的浆料涂布到具有贯穿孔的铜箔上制成的；所述涂布可以为单面涂布，也可以为双面涂布；所述导电剂优选包括导电炭黑、导电石墨和碳纳米管中的一种或几种；所述粘结剂优选包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)和成都茵地乐产的LA系列水性粘结剂中的一种或几种。在本发明中，所述负极电极片优选包括单面负载和双面负载，当所述负极电极片优选为单面负载时，所述单面负载的负极电极片优选位于所述电极结构的最外侧，当所述负极电极片优选为双面负载时，本发明所述双面负载的负极电极片的位置没有特殊的限定，所述双面负载的负极电极片位于所述电极结构的最外侧或非最外侧均可。
在本发明中，所述正极电极片优选还包括正极集流体。在本发明中，所述正极集流体优选为具有贯穿孔的铝箔；所述正极集流体的开孔率优选为5～50％；在本发明中，所述开孔率是指集流体上孔的面积与集流体的面积的比值；含贯穿孔的集流体可以允许锂离子穿过电极片、并在各个负极电极片之间扩散。在本发明中，所述正极电极片优选还包括导电剂和粘结剂，即正极电极片是将包括锂离子电池材料和/或超级电容材料、导电剂和粘结剂的浆料涂布到具有贯穿孔的铝箔上制成的；所述涂布可以为单面涂布，也可以为双面涂布；所述导电剂和粘结剂与上述方案(负极电极片中的导电剂和粘结剂)相同，在此不再赘述。
在本发明中，所述电极结构的非最外侧的正极电极片和负极电极片均为双面负载；当所述电极结构的最外侧为正极电极片时，所述正极电极片为单面负载，所述单面负载的活性物质与所述隔膜面向设置，当所述电极结构的最外侧为负极电极片时，所述负极电极片为单面负载或双面负载均可。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的分开式锂离子电池电容的制备方法，包括以下步骤：
将负极电极片、正极电极片和隔膜通过叠片或卷绕形成电芯，负极电极片和正极电极片通过隔膜隔开；所述正极电极片为单面负载或双面负载；
将所述电芯放入壳体中，正极极耳与所有正极电极片连接并伸出壳体，负极极耳与所有负极电极片连接并伸出壳体；
在所述壳体中放置金属锂电极，所述金属锂电极与电芯相对放置，且在金属锂电极与电芯之间设置隔膜；
在所述壳体中注入电解液后对壳体进行预封口，然后对所述负极电极片进行预嵌锂，化成，然后取出所述金属锂电极，倒出多余电解液，进行真空封口，得到所述分开式锂离子电池电容，所述预嵌锂完成与化成的时间间隔≤8h。
本发明将负极电极片、正极电极片和隔膜通过叠片或卷绕形成电芯，负极电极片和正极电极片通过隔膜隔开；所述正极电极片为单面负载或双面负载。
在本发明中，所述电芯是由若干负极电极片和正极电极片交替排列而成，负极电极片和正极电极片通过隔膜隔开。
形成电芯后，本发明将所述电芯放入壳体中，正极极耳与所有正极电极片连接并伸出壳体，负极极耳与所有负极电极片连接并伸出壳体。本发明对所述壳体没有特别的要求，采用本领域熟知的壳体即可，在本发明具体实施例中，所述壳体为铝塑膜壳体。本发明对所述正极极耳和负极极耳没有特别的要求，采用本领域熟知的相应极耳即可；具体地如，正极极耳为铝条，负极极耳为镍条。
将电芯放入壳体后，本发明在所述壳体中放置金属锂电极，所述金属锂电极与电芯相对放置，且在金属锂电极与电芯之间设置隔膜。在本发明中，所述金属锂电极优选是将金属锂箔压覆到多孔集流体上制成的；所述金属锂箔的厚度优选为0.01～2mm。在本发明中，所述多孔集流体优选为具有贯穿孔的铜箔、具有贯穿孔的镍箔、铜网、镍网、泡沫金属铜或泡沫金属镍，更优选为具有贯穿孔的铜箔或铜网。在本发明中，所述金属锂电极与锂电极极耳连接并伸出壳体；所述锂电极极耳优选为镍条。
在本发明中，所述隔膜上的优选涂布多孔碳材料，所述多孔碳材料的涂布厚度优选为5～20μm，更优选为10～15μm；所述多孔碳材料的比表面积优选为500～3000m2/g，更优选为1000～2000m2/g；所述多孔碳材料优选包括活性炭、碳气凝胶和石墨烯中的一种或几种。在本发明中，所述多孔碳材料优选通过粘结剂的作用涂布在涂层隔膜上；所述粘结剂的种类与上述方案(负极电极片或正极电极片中的粘结剂)相同，在此不再赘述；所述隔膜上的多孔碳材料与粘结剂的质量比优选为9:1。对于采用了多片正极电极片和多片片负极电极片叠片制成的电芯，Li+的传输最远要穿过多片负极集流体中的孔、多片正极集流体中的孔，并且每片电极片集流体的孔又不容易正好相对，这必然增长了Li+的传输距离，增加了Li+的传输的难度，大大增加了电化学极化和析锂风险，采用预嵌锂能够实现锂离子的补偿。本发明在金属锂电极与电芯之间设置涂层隔膜，所述涂层隔膜中的多孔碳材料可以吸附锂离子，调节电解液的浓度，防止析锂的发生。
金属锂电极和隔膜设置完成后，本发明在所述壳体中注入电解液后对壳体进行预封口，然后对负极电极片进行预嵌锂，化成，然后取出所述金属锂电极，倒出多余电解液，进行真空封口，得到所述锂离子电池电容，所述预嵌锂完成与化成的时间间隔≤8h。在本发明中，所述电解液优选由含锂电解质盐和溶剂组成；所述含锂电解质盐优选包括六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双-三氟甲磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂中的一种或几种；所述溶剂优选包括碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或几种。本发明对所述电解液中含锂电解质盐的质量浓度没有特别的要求，采用本领域熟知浓度的电解液即可。在本发明中，所述电解液的注入量(质量)优选为电芯饱和吸液量的1.1～2倍。本发明对所述预嵌锂的具体方法没有特别的要求，采用本领域熟知的预嵌锂方法即可；在本发明具体实施例中，所述恒电流预嵌锂或恒电压预嵌锂的方法优选包括以下3种：(1)将金属锂电极与外电源的负极相连接，将负极电极片与外电源的正极相连接，恒电流放电，使嵌锂总量达到设计值，所述电流为0.01～0.5C；(2)将金属锂电极与外电源的正极相连接，将负极电极片与外电源的负极相连接，恒电流充电，使嵌锂总量达到设计值，所述电流为0.01～0.5C；(3)将金属锂电极与外电源的正极相连接，将负极电极片与外电源的负极相连接，以0.01～0.5C的电流恒电流充电至0V；然后，以恒电压U0进行恒电压充电，使嵌锂总量达到设计值，0<U0≤0.15V。其中，所述C的意义，根据《QB/T 2502-2000锂离子蓄电池总规范》，表示电池以5h率放电至终止电压时的容量，即：1C表示1倍容量的电流值，5C表示5倍容量的电流值。
在本发明中，所述预嵌锂完成至所述化成的时间间隔优选优选不超过1小时，最优选为预嵌锂完成后立即化成，这样能够避免锂离子过多向电池电极所对的负极活性材料中扩散。本发明对所述化成的具体方法没有特别的要求，采用本领域熟知的方法即可。在本发明中，所述多余的电解液为超出电芯饱和吸液量的电解液。
本发明还提供了另一种上述技术方案所述的分开式锂离子电池电容的制备方法，包括以下步骤：
将负极电极片、正极电极片和隔膜通过叠片或卷绕形成电芯，负极电极片和正极电极片通过隔膜隔开；所述正极电极片为单面负载或双面负载；
将所述电芯放入壳体中，正极极耳与所有正极电极片连接并伸出壳体，负极极耳与所有负极电极片连接并伸出壳体；
在所述电芯的起始电极片和结束电极片的表面分别放置金属锂电极，使金属锂电极分别与电芯的起始电极片和结束电极片直接接触；
将锂参比电极放入所述壳体内，所述锂参比电极的极耳一端与锂参比电极连接，另一端伸出壳体外部，且所述锂参比电极不与负极电极片和金属锂电极形成直接接触；
在所述壳体加入电解液后进行预封口，制得电芯组合物，开始对所述负极电极片进行预嵌锂，当所述负极电极片的电位达到终止电位时，结束预嵌锂，然后取出所述金属锂电极和锂参比电极，倒出多余电解液，进行真空封口，得到所述锂离子电池电容，所述预嵌锂完成与化成的时间间隔优选≤8h。
本发明对将负极电极片、正极电极片和隔膜通过叠片或卷绕形成电芯，负极电极片和正极电极片通过隔膜隔开；所述正极电极片为单面负载或双面负载、将所述电芯放入壳体中，正极极耳与所有正极电极片连接并伸出壳体，负极极耳与所有负极电极片连接并伸出壳体的操作优选与上述方案一致，在此不再赘述。
放置金属锂电极后，本发明将锂参比电极放入所述壳体内，所述锂参比电极的极耳一端与锂参比电极连接，另一端伸出壳体外部，且所述锂参比电极不与负极电极片和金属锂电极形成直接接触。本发明对所述锂参比电极、锂参比电极的极耳没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
放置锂参比电极后，本发明在所述壳体加入电解液后进行预封口，制得电芯组合物，开始对所述负极电极片进行预嵌锂，当所述负极电极片的电位达到终止电位时，结束所述预嵌锂，化成，然后取出所述金属锂电极和锂参比电极，倒出多余电解液，进行真空封口，得到所述锂离子电池电容。
在本发明中，所述预嵌锂的总量、电解液、预封口、化成、倒出多余电解液和真空封口的具体限定优选与上述方案一致，在此不再赘述。
本发明还提供了另一种上述技术方案所述的分开式锂离子电池电容的制备方法，包括以下步骤：
将钝化锂粉涂覆到负极电极片或正极电极片中后，和隔膜通过叠片或卷绕形成电芯，所述正极电极片为单面负载或双面负载；
将所述电芯放入壳体中，正极极耳与所有正极电极片连接并伸出壳体，负极极耳与所有负极电极片连接并伸出壳体；
在所述壳体加入电解液后进行预封口，制得电芯组合物，开始对所述负极电极片进行充放电预嵌锂，化成，然后倒出多余电解液，进行真空封口，得到所述锂离子电池电容，所述预嵌锂完成与化成的时间间隔优选≤8h。
本发明将钝化锂粉涂覆到负极电极片或正极电极片中后，和隔膜通过叠片或卷绕形成电芯，所述正极电极片为单面负载或双面负载。本发明对所述钝化锂粉的来源没有特殊的限定，优选购自富美时或美国3M公司。在本发明中，优选在制备负极电极片或正极电极片的材料中添加钝化锂粉，即可实现所述钝化锂粉涂覆到负极电极片或正极电极片中。
形成电芯后，本发明将所述电芯放入壳体中，正极极耳与所有正极电极片连接并伸出壳体，负极极耳与所有负极电极片连接并伸出壳体；
在所述壳体加入电解液后进行预封口，制得电芯组合物，开始对所述负极电极片进行充放电预嵌锂，化成，然后倒出多余电解液，进行真空封口，得到所述锂离子电池电容。
本发明对所述所述电芯放入壳体中、正极极耳与所有正极电极片连接并伸出壳体，负极极耳与所有负极电极片连接并伸出壳体、在所述壳体加入电解液后进行预封口、制得电芯组合物、开始对所述负极电极片进行充放电预嵌锂、化成、倒出多余电解液以及真空封口的具体限定优选与上述方案一致，在此不再赘述。
本发明还提供了另一种所述的分开式锂离子电池电容的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在负极电极片表面压覆锂箔，得到预处理负极电极片；
将所述预处理负极电极片、正极电极片和隔膜通过叠片或卷绕形成电芯，负极电极片和正极电极片通过隔膜隔开；所述正极电极片为单面负载或双面负载；
将所述电芯放入壳体中，正极极耳与所有正极电极片连接并伸出壳体，负极极耳与所有负极电极片连接并伸出壳体；
在所述壳体加入电解液后进行预封口，制得电芯组合物，开始对所述预处理负极电极片进行充放电预嵌锂，化成，然后倒出多余电解液，进行真空封口，得到所述锂离子电池电容，所述预嵌锂完成与化成的时间间隔优选≤8h。
本发明在负极电极片表面压覆锂箔，得到预处理负极电极片。
得到预处理负极电极片后，本发明将所述预处理负极电极片、正极电极片和隔膜通过叠片或卷绕形成电芯，负极电极片和正极电极片通过隔膜隔开；所述正极电极片为单面负载或双面负载；
将所述电芯放入壳体中，正极极耳与所有正极电极片连接并伸出壳体，负极极耳与所有负极电极片连接并伸出壳体；
在所述壳体加入电解液后进行预封口，制得电芯组合物，开始对所述预处理负极电极片进行充放电预嵌锂，化成，然后倒出多余电解液，进行真空封口，得到所述锂离子电池电容。
本发明对所述将所述预处理负极电极片、正极电极片和隔膜通过叠片或卷绕形成电芯，负极电极片和正极电极片通过隔膜隔开；所述正极电极片为单面负载或双面负载；将所述电芯放入壳体中，正极极耳与所有正极电极片连接并伸出壳体，负极极耳与所有负极电极片连接并伸出壳体；在所述壳体加入电解液后进行预封口，制得电芯组合物，开始对所述预处理负极电极片进行充放电预嵌锂，化成，然后倒出多余电解液，进行真空封口的具体限定优选与上述方案一致，在此不再赘述。
下面结合实施例对本发明提供的分开式锂离子电池电容及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
采用活性炭作为电容材料，镍钴锰酸锂NCM111作为锂离子电池材料，负极活性材料为软碳。电容电极单个面的涂布层中电容材料的质量是电池电极单个面的涂布层中电池材料的质量的2倍。电池电极单个面的涂层中每平方厘米所含锂离子电池材料的质量为3.0mg；电容电极单个面的涂层中每平方厘米所含电容材料的质量为6.0mg；负极电极单个面的涂层中每平方厘米所含负极活性材料的质量为3.5mg。电解液是1.2mol/L双氟黄酰亚胺锂(LiFSI)，溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二乙酯(DEC)，三种溶剂的体积比为3:1:4，并加入了1质量％(占溶剂总质量)碳酸亚乙烯酯(VC)。隔膜采用了25μm的聚乙烯薄膜。正极集流体为20m厚的铝箔，负极集流体为8m。正极与负极均为含贯穿孔的电极，孔隙率为25％。实施例1～3以及对比例1～2均是采用了相同的电极涂层、电解液和集流体。
实施例1
采用了一个单面的电容电极和两个双面的电池电极，电池电极单个面涂层中锂电池材料与电容电极单个面涂层中超级电容材料的质量之比为1：2，因此，整个器件中锂离子电池材料与电容材料的比例为2：1。
预嵌锂量满足以下关系式：
Cpre-dope＝(k×mN×CN-mC×CC×V0/3.6-mBCB)/mN。
在公式中，k＝90％，V0＝1.8V，CC＝45F/g，CB＝300mAh/g。预嵌锂量为138mAh/g，这一数值是基于负极活性材料的质量。
本实施例制得的锂离子电池电容的结构示意图如图1。叠片方式：单面电容电极片/双面负极电极片/双面电池电极片/双面负极电极片/双面电池电极片/单面负极电极片，相邻的两个极片中间用隔膜隔开，其中单面电容电极片和双面电池电极片的极耳通过超声波焊接的方法，焊接到一起。
制备方法如下：
制备电容电极的具体方法为：将正极浆料均匀涂覆于正极集流体上得到正极电极片。将85％质量分数活性炭、5％质量分数导电炭黑、4％质量分数羧甲基纤维素钠与6％质量分数丁苯橡胶混合均匀制成正极浆料，均匀涂覆在正极集流体上制得正极电极片。
制备电池电极的具体方法为：将正极浆料均匀涂覆于负极集流体上得到正极电极片。将85％质量分数镍钴锰酸锂NCM111、5％质量分数导电炭黑、10％质量分数聚偏氟乙烯混合溶于N-甲基吡咯烷酮中制成正极浆料，均匀涂覆在正极集流体上制得正极电极片。
制备负极片的具体方法为：将负极浆料均匀涂覆于负极集流体上得到负极电极片。将85％质量分数软碳、5％质量分数导电炭黑、4％质量分数羧甲基纤维素钠与6％质量分数丁苯橡胶混合均匀制成负极浆料，均匀涂覆在负极集流体上制得负极电极片。
按照单面电容电极片、隔膜、双面负极电极片、隔膜、双面电池电极片、隔膜、双面负极电极片、隔膜、双面电池电极片、隔膜、单面负极电极片的顺序进行叠放制得电芯；
将电芯放入壳体中，正极极耳与所有正极电极片连接并伸出壳体，负极极耳与所有负极电极片连接并伸出壳体；
在壳体中放置金属锂电极，金属锂电极与负极片相对放置并通过涂有活性炭涂层的隔膜隔开，隔膜涂层中含有90％质量比的活性炭和10％质量比的粘接剂PVDF，涂层厚度为5微米；
锂离子电容器负极接外接电源负极，金属锂电极接外接电源正极，此时开路电压为-3.0V。先0.2C恒电流充电，充电至电压升至0V，然后0.1V恒压充电60min，在充电过程中发生嵌锂反应，最终嵌锂容量达到负极理论容量的80％，达到预嵌锂容量设计值，嵌锂结束。将锂离子储能器件静置1h，负极相对于金属锂电极的电位稳定在0.35V。测试设备为武汉兰电公司新威CT2001A的电池测试仪，以下实施例也采用了相同的测试设备。完成预嵌锂后马上对锂离子电容器进行化成，然后将金属锂电极从壳体中取出，并将壳体中多余的电解液倒出，最后对壳体进行真空封口，得到分开式锂离子电池电容。
图2为本实施例得到的分开式锂离子电池电容的充放电测试曲线，充放电的电压区间为2.5～4.0V，其中曲线a是正极相对于锂参比电极的电位，曲线b是正负极之间电压曲线，曲线c是负极相对于锂参比电极的电位，正负极之间的电压等于正极电位与负极电位之间的差值。正极电位区间相对于锂电极是3.01～4.13V，负极电位区间相对于锂电极是0.13～0.51V。
实施例2
采用了一个单面的电池电极和一个单面的电容电极，电池电极单个面涂层中锂电池材料与电容电极单个面涂层中超级电容材料的质量之比为1：2，因此，整个器件中锂离子电池材料与电容材料的比例为1：2。预嵌锂量为154mAh/g，这一数值是基于负极活性材料的质量。
叠片方式：单面电容电极片/双面负极电极片/单面电池电极片，相邻的两个极片中间用隔膜隔开，其中单面电容电极片、单面电池电极片的极耳通过超声波焊接的方法，焊接到一起。
制备方法与实施例1相同，区别仅在于：
得到电芯后，将电芯放入壳体内，正极极耳与所有正极电极片连接并伸出壳体，负极极耳与所有负极电极片连接并伸出壳体，在电芯的起始电极片和结束电极片表面分别放置金属锂电极，使金属锂电极分别与电芯的起始电极片和结束电极片直接接触；
将锂参比电极放入壳体内，锂参比电极的极耳一端与锂参比电极连接，另一端伸出壳体外部，且锂参比电极不与负极电极片和金属锂电极形成直接接触；
将壳体加入电解液并进行预封口，制得电芯组合物，开始对负极进行预嵌锂过程，并对嵌锂过程中的嵌锂速度进行控制；通过监测负极片相对于锂参比电极的电位来确定负极片的预嵌锂深度，当负极电极片的电位达到终止电位时，结束预嵌锂过程；
预嵌锂过程结束后马上进行化成，将金属锂电极和锂参比电极从壳体中取出，对壳体进行真空封口，得到分开式锂离子电池电容。
图3为本实施例得到的分开式锂离子电池电容的充放电测试曲线，充放电的电压区间为2.5～4.0V，其中曲线a是正极相对于锂参比电极的电位，曲线b是正负极之间电压曲线，曲线c是负极相对于锂参比电极的电位，正负极之间的电压等于正极电位与负极电位之间的差值。正极电位区间相对于锂电极是3.02～4.15V，负极电位区间相对于锂电极是0.15～0.52V。
实施例3
采用了一个双面的电池电极和一个单面的电容电极，电池电极单个面涂层中锂电池材料与电容电极单个面涂层中超级电容材料的质量之比为1：2，因此，整个器件中锂离子电池材料与电容材料的比例为1：1。预嵌锂量为146mAh/g，这一数值是基于负极活性材料的质量。
叠片方式：单面电容电极片/双面负极电极片/双面电池电极片/单面负极电极片，相邻的两个极片中间用隔膜隔开，其中单面电容电极片、双面电池电极片的极耳通过超声波焊接的方法，焊接到一起。
制备方法与实施例1相同。
图4为本实施例得到的分开式锂离子电池电容的充放电测试曲线，充放电的电压区间为2.5～4.0V，其中曲线a是正极相对于锂参比电极的电位，曲线b是正负极之间电压曲线，曲线c是负极相对于锂参比电极的电位，正负极之间的电压等于正极电位与负极电位之间的差值。正极电位区间相对于锂电极是3.12～4.18V，负极电位区间相对于锂电极是0.18～0.62V。
对比例1
锂离子电池：
采用了一个单面的电池电极，整个器件中只含有锂离子电池材料，不含有电容材料。预嵌锂量为120mAh/g，这一数值是基于负极活性材料的质量。
叠片方式：单面电池电极片/单面负极电极片，相邻的两个极片中间用隔膜隔开。
制备方法与实施例1相同。
图5为本实施例得到的锂离子电池的充放电测试曲线，充放电的电压区间为2.5～4.0V，其中曲线a是正极相对于锂参比电极的电位，曲线b是正负极之间电压曲线，曲线c是负极相对于锂参比电极的电位，正负极之间的电压等于正极电位与负极电位之间的差值。正极电位区间相对于锂电极是3.19～4.17V，负极电位区间相对于锂电极是0.17～0.69V。
对比例2
锂离子电容器：
采用了一个单面的电容电极，正极中只含有超级电容材料，不含有锂离子电池材料。预嵌锂量为180mAh/g，这一数值是基于负极活性材料的质量。
叠片方式：单面电容电极片/单面负极电极片，相邻的两个极片中间用隔膜隔开。
制备方法与实施例1相同。
图6为本实施例得到的锂离子电池的充放电测试曲线，充放电的电压区间为2.5～4.0V，其中曲线a是正极相对于锂参比电极的电位，曲线b是正负极之间电压曲线，曲线c是负极相对于锂参比电极的电位，正负极之间的电压等于正极电位与负极电位之间的差值。正极电位区间相对于锂电极是2.99～4.18V，负极电位区间相对于锂电极是0.18～0.49V。
对实施例1～3以及对比例1～2的倍率性能的比较，结果如图7所示，倍率nC表示电流值与标称容量的倍率关系，容量保持率表示在不同倍率下的容量与1C下容量的比率。L1代表对比例2，L2代表对比例1，L3代表实施例2，L4代表实施例3，L5代表实施例1。由图7可以看到，对比例1所代表的锂离子电池具有最差的倍率性能，随着放电倍率的增加，放电容量急剧下降，本发明所公开的具有分开式结构的锂离子电池电容具有较好的倍率性能。
对实施例1～3以及对比例1～2在不同倍率下放电比容量的比较，结果如图8所示，L1代表实施例5，L1代表对比例2，L2代表对比例1，L3代表实施例2，L4代表实施例3，L5代表实施例1。由图8可以看到，本发明的锂离子电池电容具有非常优异的高倍率放电性能，高倍率下的放电比容量远好于锂离子电池和锂离子电容器。
实施例4
叠片方式如图9所示，C代表电容电极，S代表隔膜，N代表负极电极，B代表电池电极，其中C和B的极耳通过超声波焊接的方法，焊接到一起。
电池电极单个面涂层中锂电池材料与电容电极单个面涂层中超级电容材料的质量之比为1：2，因此，整个器件中锂离子电池材料与电容材料的质量比例为1：5。
预嵌锂量满足以下关系式：
Cpre-dope＝(k×mN×CN-mC×CC×V0/3.6-mBCB)/mN
其中，k＝90％，V0＝1.8V，CC＝45F/g，CB＝300mAh/g。预嵌锂量为160mAh/g，这一数值是基于负极活性材料的质量。
制备方法与实施例1相同。
对本实施例得到的锂离子电池的充放电测试，可知，在100C倍率下放电容量保持率达58％，显示出了良好的倍率性能。
实施例5
正极电极的第一面是超级电容材料，第二面是锂离子电池材料，叠片顺序：单面超级电容电极片/双面负极电极片/双面不同的正极电极片/单面负极电极片。
电池电极单个面涂层中锂电池材料与电容电极单个面涂层中超级电容材料的质量之比为1：2，因此，整个器件中锂离子电池材料与电容材料的质量比例为1：5。任一面超级电容电极材料与任一面负极活性物质的质量的质量比为1.6。
预嵌锂量满足以下关系式：
Cpre-dope＝(k×mN×CN-mC×CC×V0/3.6-mBCB)/mN
其中，k＝90％，V0＝1.8V，CC＝45F/g，CB＝300mAh/g。预嵌锂量为160mAh/g，这一数值是基于负极活性材料的质量。
制备方法与实施例1相同。
对本实施例得到的锂离子电池的充放电测试，可知，在100C倍率下放电容量保持率达62％，显示出了良好的倍率性能。
本发明以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种分开式锂离子电池电容，其特征在于，包括壳体、电解液、正极极耳、负极极耳以及层叠设置负极电极片、隔膜和正极电极片，所述隔膜设置在所述负极电极片和正极电极片之间，所述层叠设置负极电极片、隔膜和正极电极片构成电极结构，所述正极电极片为单面负载或双面负载；
当所述正极电极片为单面负载时，所述单面负载的活性物质仅包含锂离子电池材料或仅包含超级电容材料，所述单面负载的正极电极片位于所述电极结构的最外侧，所述分开式锂离子电池电容中正极电极片的数量＞1；
当所述正极电极片为双面负载时，所述正极电极片的任一个面负载的活性物质仅包含锂离子电池材料或仅包含超级电容材料，所述双面负载的正极电极片位于所述电极结构的非最外侧，所述分开式锂离子电池电容中同时含有锂离子电池材料和超级电容材料，当单个正极电极片的双面负载的活性物质分别为锂离子电池材料和超级电容材料时，所述正极电极片的数量≥1；当单个正极电极片的双面负载的活性物质同时为锂离子电池材料或同时为超级电容材料时，所述分开式锂离子电池电容中正极电极片的数量＞1；
各个正极电极片通过超声焊接的方式并联；
所述分开式锂离子电池电容中锂离子电池材料和超级电容材料的质量比为19：1～1：19，所述正极电极片单个面负载的锂离子电池材料与单个面负载的超级电容材料的质量之比为1：10～10：1；
所述负极电极片经过预嵌锂处理得到，所述预嵌锂的量根据式1计算得到：
Cpre-dope＝(k×mN×CN-mC×CC×V0/3.6-mBCB)/mN 式1
式1中，Cpre-dope表示预嵌锂的量，单位为mAh/g；k为嵌锂系数，k＝60％～100％；mN是负极电极片负载的负极活性材料的质量，单位是g；CN是负极活性材料的比容量，单位为mAh/g；V0是电压系数，取值范围是0.5～2；mC是超级电容材料的质量，单位是g；CC是超级电容材料的比电容量，单位是F/g；mB是锂离子电池材料的质量，单位是g；CB是锂离子电池材料的比容量，单位为mAh/g。
2.根据权利要求1所述的分开式锂离子电池电容，其特征在于，所述正极电极片单个面负载的锂离子电池材料与单个面负载的超级电容材料的质量之比为1：5～5：1。
3.根据权利要求1或2所述的分开式锂离子电池电容，其特征在于，所述锂离子电池材料为镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂或磷酸铁锂。
4.根据权利要求1或2所述的分开式锂离子电池电容，其特征在于，所述超级电容材料为活性炭、多孔炭、中孔炭、碳气凝胶、石墨烯或活化碳纤维。
5.根据权利要求1所述的分开式锂离子电池电容，其特征在于，当所述分开式锂离子电池电容的最外层为正极电极片时，所述正极电极片为单面负载，所述单面负载的活性物质面向所述隔膜。
6.根据权利要求1所述的分开式锂离子电池电容，其特征在于，所述负极电极片表面负载的负极活性材料为石墨、中间相碳微球、硬碳、软碳、氧化亚硅或纳米晶硅。
7.根据权利要求1或6所述的分开式锂离子电池电容，其特征在于，所述超级电容材料的单面负载质量与负极电极片的单面负载负极活性材料的质量比为1:2～6:1。
8.根据权利要求1所述的分开式锂离子电池电容，其特征在于，所述负极电极片由负极集流体和负极活性材料构成，所述负极集流体为含有1％～50％开孔率的贯穿孔的铜箔。
9.根据权利要求1所述的分开式锂离子电池电容，其特征在于，所述正极电极片由正极集流体、锂离子电池材料和/或超级电容材料构成，所述正极集流体为含有1％～50％开孔率的贯穿孔的铝箔。
10.权利要求1～9任一项所述的分开式锂离子电池电容的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将负极电极片、正极电极片和隔膜通过叠片或卷绕形成电芯，负极电极片和正极电极片通过隔膜隔开；所述正极电极片为单面负载或双面负载；
将所述电芯放入壳体中，正极极耳与所有正极电极片连接并伸出壳体，
负极极耳与所有负极电极片连接并伸出壳体；
在所述壳体中放置金属锂电极，所述金属锂电极与电芯相对放置，且在金属锂电极与电芯之间设置隔膜；
在所述壳体中注入电解液后对壳体进行预封口，然后对所述负极电极片进行预嵌锂，化成，然后取出所述金属锂电极，倒出多余电解液，进行真空封口，得到所述分开式锂离子电池电容，所述预嵌锂完成与化成的时间间隔≤8h。
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