一种负极材料在锂离子超级电容器中的应用的制作方法

本发明涉及电化学储能领域，涉及一种锂离子电容器及其制备方法。

技术背景

锂离子超级电容器作为一种储能器件，具有安全性高，使用寿命长，功率高等优点，它结合了普通的双电层电容器和锂离子电池的优势，所以在移动通讯、启动电源、备用电源等领域都有更好的应用前景。

锂离子超级电容器具有以下特点：(1)相对于锂离子电池来说，拥有更高的功率密度，在大电流应用场合特别是高能脉冲环境，可以更好的满足功率要求。(2)充放电循环时间很短，远远小于蓄电池的充放循环时间。(3)电池使用寿命长，终身无须维护。(4)运行温度宽可以在-45～85℃的范围内正常工作。

锂离子超级电容器一般分为两类。一类是以炭质材料为负极，活性炭为正极，这类锂离子电容器往往需要大量预嵌锂，成本很高。另一类以钛氧化合物及复合物为负极，活性炭为正极，这类锂离子电容器，需要很好的抑制钛氧化合物产气问题。现有锂离子超级电容器负极材料存在容量低、循环稳定性不好、成本高或胀气严重等问题，亟待对其进行改进。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提出了一种负极材料在锂离子电容器中的应用，这种锂离子电容器具有高电压、高能量密度、高循环稳定性等特点。

为达到本发明目的，具体采用的技术方案如下，

所述的锂离子超级电容器，包括正极、负极及之间的隔膜、电解质。所述的负极为包括以下一种或者两种以上物质。

物质ⅰ

其中

a1,a2,a3,a4＝cnh2n+1(n＝0-4)，cmf2m+1(m＝0-4)可以相同，也可以不同。

物质ⅱ

其中a1,a2,a3,a4＝cnh2n+1(n＝0-4)，cmf2m+1(m＝0-4)可以相同，也可以不同。

所述的正极材料包括活性炭材料、导电聚合物、氧化物中的一种或者两种以上；所述的隔膜包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、醋酸纤维素、玻璃纤维的一种或者两种以上。所述的电解质，包括溶剂和锂盐。溶剂可以为碳酸二甲酯，碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙腈、乙二醇二甲醚、二氧戊环中的一种或两种以上；锂盐包括lipf6、lia1(so2)n(so2)a2,其中a1,a2，是cxf2x+1(x＝0-10)，中的一种结构，a1,a2可不同；liso3cxfy(x＝0-10)、libf4中的一种或者两种以上,优选libf4。

本发明提出了锂离子电容器的有益效果是，由于采用较低电位的负极材料，器件具有较高的电压及较好的循环稳定性，而且电容器的成本较低。

附图说明

图1为实施例1中锂离子电容器的充放电曲线，充放电流为0.5ag^-1(活性物质)，充放电截止电压为1.6-3.2v。

图2为对比例中锂离子电容器的循环稳定性曲线，充放电流为0.5ag^-1(活性物质)，充放电截止电压为1.6-3.2v。

图3为实施例1、对比例中锂离子电容器的能量密度(基于活性物质)、1a.g^-1电流下(基于活性物质)循环10000次后的容量保持率。

具体实施方式

实施例1

将负极活性物质(如下)

与pvdf(聚偏氟乙烯)、导电炭黑、nmp(n-甲基吡咯烷酮)按照8:1:1:5的质量比例混合均匀后，刮涂到集流体上，70℃烘干，即制备好负极。将活性炭、pvdf、导电炭黑、nmp按照8:1:1:10的质量比例混合均匀后，刮涂到集流体上，70℃烘干，即制备好正极。

将制备好的正极、聚乙烯隔膜、负极依次放置，卷绕成内芯，浸入1mol/l的libf4电解液(碳酸丙烯酯为溶剂)后将内芯用铝塑膜封好，电芯即制备完成。电池充放电数据如图1、图3所示。电池的基于活性物质的能量密度为100wh/kg，高于对比例中的能量密度(60wh/kg)这是因为本发明提供的负极材料具有比钛酸锂更高的容量。

对比例

将lto(钛酸锂)、pvdf(聚偏氟乙烯)、导电炭黑、nmp(n-甲基吡咯烷酮)按照8:1:1:5的比例混合均匀后，刮涂到集流体上，70℃烘干，即制备好负极。将活性炭、pvdf、导电炭黑、nmp按照8:1:1:10的比例混合均匀后，刮涂到集流体上，70℃烘干，即制备好正极。

将制备好的正极、聚乙烯隔膜、负极依次放置，卷绕成内芯，浸入1mol/l的lipf6电解液(碳酸丙烯酯为溶剂)后将内芯用铝塑膜封好，电芯即制备完成。电池充放电数据如图2所示。

实施例2

将负极活性物质(如下)

与pvdf(聚偏氟乙烯)、导电炭黑、nmp(n-甲基吡咯烷酮)按照8:1:1:5的比例混合均匀后，刮涂到集流体上，70℃烘干，即制备好负极。将活性炭、pvdf、导电炭黑、nmp按照8:1:1:10的比例混合均匀后，刮涂到集流体上，70℃烘干，即制备好正极。

将制备好的正极、聚乙烯隔膜、负极依次放置，卷绕成内芯，浸入1mol/l的lipf6电解液(碳酸丙烯酯为溶剂)后将内芯用铝塑膜封好，电芯即制备完成。

实施例3

将负极活性物质(如下)与pvdf(聚偏氟乙烯)、导电炭黑、nmp(n-甲基吡咯烷酮)按照8:1:1:5的比例混合均匀后，刮涂到集流体上，70℃烘干，即制备好负极。将活性炭、pvdf、导电炭黑、nmp按照8:1:1:10的比例混合均匀后，刮涂到集流体上，70℃烘干，即制备好正极。

将制备好的正极、聚乙烯隔膜、负极依次放置，卷绕成内芯，浸入1mol/l的lipf6电解液(碳酸丙烯酯为溶剂)后将内芯用铝塑膜封好，电芯即制备完成。

实施例4

将负极活性物质(如下)与pvdf(聚偏氟乙烯)、导电炭黑、nmp(n-甲基吡咯烷酮)按照8:1:1:5的比例混合均匀后，刮涂到集流体上，70℃烘干，即制备好负极。将活性炭、pvdf、导电炭黑、nmp按照8:1:1:10的比例混合均匀后，刮涂到集流体上，70℃烘干，即制备好正极。

将制备好的正极、聚乙烯隔膜、负极依次放置，卷绕成内芯，浸入1mol/l的lipf6电解液(碳酸丙烯酯为溶剂)后将内芯用铝塑膜封好，电芯即制备完成。

实施例5

将负极活性物质(如下)

与pvdf(聚偏氟乙烯)、导电炭黑、nmp(n-甲基吡咯烷酮)按照8:1:1:5的比例混合均匀后，刮涂到集流体上，70℃烘干，即制备好负极。将活性炭、pvdf、导电炭黑、nmp按照8:1:1:10的比例混合均匀后，刮涂到集流体上，70℃烘干，即制备好正极。