CN113192759A - 一种锂离子电容器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锂离子电容器及其制备方法，包括壳体、卷芯、绝缘垫片、锂片，所述绝缘垫片、锂片和卷芯依次按照从下至上的顺序放置在壳体内，并由胶塞将壳体封装，所述卷芯包括正极极片、隔膜和负极极片，所述正极极片上压铆正极引线，所述负极极片上压铆负极引线，所述负极极片长度方向的一边留有空白金属铜箔。本发明在制作卷芯时，将负极极片上预留空白金属铜箔，且在壳体内安装时，在壳体的底部放置锂片，而卷芯位于锂片上方，使空白金属铜箔与锂片接触，实现锂离子在负极极片上的嵌入；大大降低了原工艺在负极极片预置锂源的操作难度，能够提高生产效率和良品率，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及电化学储能器件技术领域，具体涉及一种锂离子电容器及其制备方法。
背景技术
随着社会发展和进步，人们生活越来越智能化和便携化，各种电子设备的出现极大的方便了人们的生活。在各种各样的电子设备中电源是必不可少的，目前主要采用锂离子电池作为设备电源。
锂离子电池具有能量密度大的特点，但其经常倍率放电会快速降低电池寿命，目前多采用超级电容器改善其功率特性。锂离子电容器是一种具有和超级电容器类似的功率密度，更大的能量密度的新型电化学器件，更适用于小型智能设备的应用场景。
目前锂离子电容器的制备多采用在负极极片上粘贴、掺杂锂源等方式进行嵌锂，工艺复杂，较难控制，良品率不高。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种锂离子电容器及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种锂离子电容器，包括壳体、卷芯、绝缘垫片、锂片，所述绝缘垫片、锂片和卷芯依次按照从下至上的顺序放置在壳体内，并由胶塞将壳体封装，所述卷芯包括正极极片、隔膜和负极极片，所述正极极片上压铆正极引线，所述负极极片上压铆负极引线，所述负极极片长度方向的一边留有空白金属铜箔，所述正极极片、隔膜和负极极片依次叠放并以卷绕的方式形成卷芯，且正极引线和负极引线的朝向相同，所述空白金属铜箔超出隔膜以向外露出，所述卷芯放置在壳体内时，空白金属铜箔与锂片接触。
在上述任一方案中优选的是，所述空白金属铜箔向卷芯的中心弯折以进行收拢。
在上述任一方案中优选的是，所述隔膜为多孔PP或纤维素，且隔膜的长度均大于正极极片和负极极片的长度，隔膜的宽度大于正极极片。
在上述任一方案中优选的是，所述胶塞上设有两个引线孔，所述正极引线和负极引线分别从引线孔内穿过并延伸至壳体的外侧。
在上述任一方案中优选的是，所述正极极片包括活性炭、导电剂和金属铝箔，所述活性炭、导电剂通过粘结剂粘附在整个金属铝箔上，所述活性炭、导电剂和粘结剂的比例为0.6～0.9:0.01～0.2:0.01～0.2。
在上述任一方案中优选的是，所述负极极片包括导电材料、导电剂和金属铜箔，所述导电材料和导电剂通过粘结剂粘附在金属铜箔上，且预留所述空白金属铜箔，所述导电材料、导电剂和粘结剂的比例为0.6～0.9:0.01～0.2:0.01～0.2。
在上述任一方案中优选的是，所述壳体采用紫铜镀镍或不锈钢镀镍制成。
本发明还提供一种锂离子电容器的制备方法，包括以下步骤：
S1，将活性炭、导电剂通过粘结剂粘附在整个金属铝箔上制成正极极片，且正极极片不预留空白金属铝箔，将导电材料和导电剂通过粘结剂粘附在金属铜箔上制成负极极片，且预留空白金属铜箔；
S2，将正极引线和负极引线分别通过钉铆连接在对应的正极极片和负极极片上；
S3，将步骤S2中的正极极片和负极极片通过隔膜隔开，使正极极片、隔膜、负极极片依次叠放并卷绕形成卷芯，且空白金属铜箔外露在隔膜的外侧；
S4，将负极极片上的空白金属铜箔向卷芯的中心方向压弯以进行收拢，在胶塞套在正极引线和负极引线上；
S5，将卷芯经过设定烘烤时间和烘烤温度进行烘烤，烘烤后将卷芯在电解液中按照设定浸泡时间进行浸泡，充分吸收电解液；
S6，将绝缘片、锂片和卷芯依次放置在壳体内，卷芯上的空白金属铜箔与锂片接触，正极引线和负极引线延伸至壳体外侧，胶塞位于壳体内的顶部，压缩壳体顶部以使胶塞将壳体的顶部开口密封以制成锂离子电容器。
在上述任一方案中优选的是，所述烘烤时间为11-14小时，所述烘烤温度为120℃-145℃，所述浸泡时间为25-50min。
在上述任一方案中优选的是，步骤S5中的电解液包括溶质和溶剂，所述溶质为LiPF6、LiBF4中的一种或多种组合构成，所述溶剂为EC、DMC、EMC、EA中的一种或多种组合构成。
与现有技术相比，本发明提供的具有以下有益效果：
1、在制作卷芯时，将负极极片上预留空白金属铜箔，且在壳体内安装时，在壳体的底部放置锂片，而卷芯位于锂片上方，使空白金属铜箔与锂片接触，实现锂离子在负极极片上的嵌入；大大降低了原工艺在负极极片预置锂源的操作难度，能够提高生产效率和良品率，降低生产成本；
2、在卷芯卷绕完成后，将空白金属铜箔弯折收拢，不仅可以防止正负电极短路，还可以使铜箔与锂源更好的接触，防止出现虚接现象的发生；
3、隔膜的尺寸大于正极极片和负极极片的尺寸，保证将正极极片与负极极片隔离开。
附图说明
图1为本发明提供的一种锂离子电容器的一优选实施例的整体结构示意图；
图2为图1中正极极片的结构示意图；
图3为图1中负极极片的结构示意图；
图4为图1中卷芯的剖面图；
图5为图1中底部的局部放大图；
图6为图3中空白金属铜箔弯折收拢的结构示意图。
图中标注说明：1、正极极片；2、正极引线；3、负极极片、；301、空白金属铜箔；4、；5、隔膜；6、卷芯；7、锂片；8、绝缘垫片；9、胶塞；10、壳体。
具体实施方式
为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。
如图1-6所示，按照本发明提供的一种锂离子电容器的一实施例，包括壳体10、卷芯、绝缘垫片8、锂片7，所述绝缘垫片8、锂片7和卷芯依次按照从下至上的顺序放置在壳体10内，并由胶塞9将壳体10封装，所述卷芯6包括正极极片1、隔膜5和负极极片，所述正极极片1上压铆正极引线2，所述负极极片上压铆负极引线，所述负极极片长度方向的一边留有空白金属铜箔301，所述正极极片1、隔膜5和负极极片依次叠放并以卷绕的方式形成卷芯，且正极引线2和负极引线的朝向相同，所述空白金属铜箔301超出隔膜5以向外露出，所述卷芯6放置在壳体10内时，空白金属铜箔301与锂片7接触。
如图6所示，所述空白金属铜箔301向卷芯的中心弯折以进行收拢，不仅可以防止正负电极短路，还可以使铜箔与锂源更好的接触，防止出现虚接现象的发生。
在本实施例中，在制作卷芯时，将负极极片上预留空白金属铜箔301，经过弯折收拢后能够与锂片7紧密接触，实现锂离子在负极极片上的嵌入。大大降低了原工艺在负极极片预置锂源的操作难度，能够提高生产效率和良品率，降低生产成本。
如图1所示，所述胶塞9上设有两个引线孔，所述正极引线2和负极引线分别从引线孔内穿过并延伸至壳体10的外侧。
所述隔膜5为多孔PP或纤维素，且隔膜5的长度均大于正极极片和负极极片的长度，隔膜的宽度大于正极极片，保证将正极极片1与负极极片隔离开。
所述正极极片1包括活性炭、导电剂和金属铝箔，所述活性炭、导电剂通过粘结剂粘附在整个金属铝箔上，不预留空白的金属铝箔，所述活性炭、导电剂和粘结剂的比例为0.6～0.9:0.01～0.2:0.01～0.2。
所述负极极片包括导电材料、导电剂和金属铜箔，所述导电材料和导电剂通过粘结剂粘附在金属铜箔上，且预留所述空白金属铜箔301，所述导电材料、导电剂和粘结剂的比例为0.6～0.9:0.01～0.2:0.01～0.2。
在本实施例中，所述导电材料为石墨、硬碳、或硅材料中的一种或多种组合。
其中，导电剂为导电炭黑、导电石墨、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种组合。
所述壳体10采用紫铜镀镍或不锈钢镀镍制成。
所述胶塞9采用EPDM或IIR材质，具有良好的耐腐蚀性和弹性。
本发明还包括一种锂离子电容器的制备方法，包括以下步骤：
S1，将活性炭、导电剂通过粘结剂粘附在整个金属铝箔上制成正极极片1，且正极极片1不预留空白金属铝箔，将导电材料和导电剂通过粘结剂粘附在金属铜箔上制成负极极片，且预留空白金属铜箔301；
S2，将正极引线2和负极引线分别通过钉铆连接在对应的正极极片1和负极极片上；
S3，将步骤S2中的正极极片1和负极极片通过隔膜5隔开，使正极极片1、隔膜5、负极极片依次叠放并卷绕形成卷芯，且空白金属铜箔301外露在隔膜5的外侧；
S4，将负极极片上的空白金属铜箔301向卷芯的中心方向压弯以进行收拢，在胶塞9套在正极引线2和负极引线上；
S5，将卷芯经过设定烘烤时间和烘烤温度进行烘烤，烘烤后将卷芯在电解液中按照设定浸泡时间进行浸泡，充分吸收电解液；
S6，将绝缘片、锂片7和卷芯依次放置在壳体10内，卷芯上的空白金属铜箔301与锂片7接触，正极引线2和负极引线延伸至壳体10外侧，胶塞9位于壳体10内的顶部，压缩壳体10顶部以使胶塞9将壳体10的顶部开口密封，进行封口操作，防止电解液泄露，最终制成锂离子电容器。
所述烘烤时间为11-14小时，所述烘烤温度为120℃-145℃，所述浸泡时间为25-50min。
优选的，烘烤时间为12小时，烘烤温度为130℃，浸泡时间为30min。
步骤S5中的电解液包括溶质和溶剂，所述溶质为LiPF6、LiBF4中的一种或多种组合构成，所述溶剂为EC、DMC、EMC、EA中的一种或多种组合构成。
本领域技术人员不难理解，本发明包括上述说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锂离子电容器，其特征在于：包括壳体、卷芯、绝缘垫片、锂片，所述绝缘垫片、锂片和卷芯依次按照从下至上的顺序放置在壳体内，并由胶塞将壳体封装，所述卷芯包括正极极片、隔膜和负极极片，所述正极极片上压铆正极引线，所述负极极片上压铆负极引线，所述负极极片长度方向的一边留有空白金属铜箔，所述正极极片、隔膜和负极极片依次叠放并以卷绕的方式形成卷芯，且正极引线和负极引线的朝向相同，所述空白金属铜箔超出隔膜以向外露出，所述卷芯放置在壳体内时，空白金属铜箔与锂片接触。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电容器，其特征在于：所述空白金属铜箔向卷芯的中心弯折以进行收拢。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电容器，其特征在于：所述隔膜为多孔PP或纤维素，且隔膜的长度均大于正极极片和负极极片的长度，隔膜的宽度大于正极极片。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电容器，其特征在于：所述胶塞上设有两个引线孔，所述正极引线和负极引线分别从引线孔内穿过并延伸至壳体的外侧。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电容器，其特征在于：所述正极极片包括活性炭、导电剂和金属铝箔，所述活性炭、导电剂通过粘结剂粘附在整个金属铝箔上，所述活性炭、导电剂和粘结剂的比例为0.6～0.9:0.01～0.2:0.01～0.2。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电容器，其特征在于：所述负极极片包括导电材料、导电剂和金属铜箔，所述导电材料和导电剂通过粘结剂粘附在金属铜箔上，且预留所述空白金属铜箔，所述导电材料、导电剂和粘结剂的比例为0.6～0.9:0.01～0.2:0.01～0.2。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电容器，其特征在于：所述壳体采用紫铜镀镍或不锈钢镀镍制成。
8.一种锂离子电容器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1，将活性炭、导电剂通过粘结剂粘附在整个金属铝箔上制成正极极片，且正极极片不预留空白金属铝箔，将导电材料和导电剂通过粘结剂粘附在金属铜箔上制成负极极片，且预留空白金属铜箔；
S2，将正极引线和负极引线分别通过钉铆连接在对应的正极极片和负极极片上；
S3，将步骤S2中的正极极片和负极极片通过隔膜隔开，使正极极片、隔膜、负极极片依次叠放并卷绕形成卷芯，且空白金属铜箔外露在隔膜的外侧；
S4，将负极极片上的空白金属铜箔向卷芯的中心方向压弯以进行收拢，在胶塞套在正极引线和负极引线上；
S5，将卷芯经过设定烘烤时间和烘烤温度进行烘烤，烘烤后将卷芯在电解液中按照设定浸泡时间进行浸泡，充分吸收电解液；
S6，将绝缘片、锂片和卷芯依次放置在壳体内，卷芯上的空白金属铜箔与锂片接触，正极引线和负极引线延伸至壳体外侧，胶塞位于壳体内的顶部，压缩壳体顶部以使胶塞将壳体的顶部开口密封以制成锂离子电容器。
9.根据权利要求8所述的一种锂离子电容器的制备方法，其特征在于：所述烘烤时间为11-14小时，所述烘烤温度为120℃-145℃，所述浸泡时间为25-50min。
10.根据权利要求8所述的一种锂离子电容器的制备方法，其特征在于：步骤S5中的电解液包括溶质和溶剂，所述溶质为LiPF6、LiBF4中的一种或多种组合构成，所述溶剂为EC、DMC、EMC、EA中的一种或多种组合构成。
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| JP2012009715A (ja) * | 2010-06-25 | 2012-01-12 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | リチウムイオンキャパシタおよびその製造方法 |
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| CN111524713A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-08-11 | 西南科技大学 | 一种圆柱形锂离子电容器及其制备方法 |
| CN112151283A (zh) * | 2019-06-28 | 2020-12-29 | 天津中能锂业有限公司 | 锂离子电容器负极预锂化方法、复合负极及锂离子电容器 |
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2021
- 2021-04-29 CN CN202110474429.4A patent/CN113192759A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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