一种长寿命的锂离子混合超级电容器的制造方法_2

文档序号:9930349阅读:来源:国知局
例4所得的多孔NbN的扫描电镜和透射电镜照片。
[0022]图3为实施案例3所得的多孔NbN的倍率性能图片。
[0023]图4为实施案例I所得的锂离子混合电容器的寿命曲线。
[0024]图5为实施案例4所得的锂离子混合电容器的循环寿命曲线。
[0025]图6为实施案例9所得的锂离子混合电容器的充放电曲线。
【具体实施方式】
[0026]实施例1
将氧化铌放置到管式炉中,在I?5°C/min的升温速率下升温到700 V,在惰性气体Ar和NH3的混合气氛中保温3 h,自然降温后取出即可获得多孔NbN,混合气体中NH3的含量为30%。
[0027]将活性炭、乙炔黑和聚四氟乙稀乳液按85 wt%、10 wt%、5 wt%混合均勾后涂覆在金属铝箔上,将涂覆电极材料的铝箔辊压干燥后裁制成正极片;
将多孔NbN、石墨粉和聚四氟乙稀乳液按80 wt%、15 wt%、5 wt%混合均勾后涂覆在铜箔上,将涂覆电极材料的铜箔辊压干燥后裁制成负极片;
将负极片放入可拆式电池中,用Li片作为对电极和参比电极,在0.1A/g的低电流密度下循环充放电10次,最后截止电位调整到0.01V;
将正极、隔膜和预嵌锂后的负极依次叠加,组成紧密结构,注入I mol/L LiFP6的EC和DMC混合液,引出正极引线和负极引线,外壳封装组装成电容器。负极/正极的电极活性物质质量比为1:1。
[0028]本实例中所得多孔NbN具有良好的脱嵌锂动力学特性,倍率性能很好(如图1所示),所得离子混合电容器的工作电压为4V,测得比电容为67 F/g,能量密度达到149 Wh/kg,I万次循环后容量保持为初始值的99%(图4)。
[0029]实施例2
将氧化铌放置到管式炉中,在2°C/min的升温速率下升温到800°C,在惰性气体NdPNH3的混合气氛中保温3 h,自然降温后取出即可获得多孔NbN,混合气体中NH3的含量为25%。[°03°] 将碳纳米管、炭黑和聚四氟乙稀乳液按85 wt%、5 wt%、10 wt%混合均勾后涂覆在金属铝箔上,将涂覆电极材料的铝箔辊压干燥后裁制成正极片;
将多孔NbN、炭黑和聚四氟乙烯乳液按85 wt%a0 wt%、5 ?丨%混合均匀后涂覆在铜箔上,将涂覆电极材料的铜箔辊压干燥后裁制成负极片;
将负极片放入可拆式电池中,用Li片作为对电极和参比电极,在0.2A/g的低电流密度下循环充放电10次,最后截止电位调整到0.01V;
将正极、隔膜和预嵌锂后的负极依次叠加,组成紧密结构,注入I mol/L LiFP6的EC和DMC混合液,引出正极引线和负极引线,外壳封装组装成电容器。负极/正极的电极活性物质质量比为2:1。
[0031]本实例中锂离子混合电容器的工作电压为4V,测得比电容为60 F/g,能量密度达到133 Wh/kg,I万次循环后容量保持为初始值的98%。
[0032]实施例3
将氧化铌放置到管式炉中,在l°C/min的升温速率下升温到900°C,在惰性气体Ar和NH3的混合气氛中保温2 h,自然降温后取出即可获得多孔NbN,混合气体中NH3的含量为40%。
[0033]将介孔炭、石墨和聚四氟乙稀乳液按87.5 wt%、5 wt%、7.5 wt%混合均勾后涂覆在金属铝箔上,将涂覆电极材料的铝箔辊压干燥后裁制成正极片;
将多孔NbN、石墨和聚四氟乙烯乳液按80 wt%、12.5 wt%、7.5 ?丨%混合均匀后涂覆在铜箔上,将涂覆电极材料的铜箔辊压干燥后裁制成负极片;
将负极片放入可拆式电池中,用Li片作为对电极和参比电极,在0.02A/g的低电流密度下循环充放电10次,最后截止电位调整到0.01V;
将正极、隔膜和预嵌锂后的负极依次叠加,组成紧密结构,注入I mol/L LiFP6的EC和DMC混合液,引出正极引线和负极引线,外壳封装组装成电容器。负极/正极的电极活性物质质量比为1:2。
[0034]本实例中所得多孔NbN具有良好的脱嵌锂动力学特性,倍率性能很好(如图3所示),所得锂离子混合电容器的工作电压为4V,测得比电容为71 F/g,能量密度达到157 Wh/kg,I万次循环后容量保持为初始值的98.5%。
[0035]实施例4
将氧化铌放置到管式炉中,在5°C/min的升温速率下升温到700°C,在惰性气体犯和冊3的混合气氛中保温3 h,自然降温后取出即可获得多孔NbN,混合气体中NH3的含量为20%。
[0036]将活性炭、炭黑和聚偏氟乙稀乳液按85 wt%、5 wt%、10 wt%混合均勾后涂覆在金属铝箔上,将涂覆电极材料的铝箔辊压干燥后裁制成正极片;
将多孔NbN、炭黑和聚偏氟乙烯乳液按80 wt%、15 wt%、5 ?丨%混合均匀后涂覆在铜箔上,将涂覆电极材料的铜箔辊压干燥后裁制成负极片;
将负极片放入可拆式电池中,用Li片作为对电极和参比电极,在0.3A/g的低电流密度下循环充放电10次,最后截止电位调整到0.01V;
将正极、隔膜和预嵌锂后的负极依次叠加,组成紧密结构,注入I mol/L LiFP6的EC和DMC混合液,引出正极引线和负极引线,外壳封装组装成电容器。负极/正极的电极活性物质质量比为1:1。
[0037]本实例中所得多孔NbN颗粒呈现交联结构,尺寸大概在3-100 nm,NbN颗粒上还具有大量不规则的纳米孔洞(如图2所示)锂离子混合电容器的工作电压为4.5V,测得比电容为69 F/g,能量密度达到194 Wh/kg,1.5万次循环后容量保持为初始值的95%(图5)。
[0038]实施例5
将氧化铌放置到管式炉中,在5°C/min的升温速率下升温到700°C,在惰性气体犯和冊3的混合气氛中保温3.5 h,自然降温后取出即可获得多孔NbN,混合气体中NH3的含量为25%。
[0039]将活性炭、炭黑和聚偏氟乙稀乳液按85 wt%、5 wt%、10 wt%混合均勾后涂覆在金属铝箔上,将涂覆电极材料的铝箔辊压干燥后裁制成正极片;
将多孔NbN、炭黑和聚偏氟乙烯乳液按80 wt%、15 wt%、5 ?丨%混合均匀后涂覆在铜箔上,将涂覆电极材料的铜箔辊压干燥后裁制成负极片;
将负极片放入可拆式电池中,用Li片作为对电极和参比电极,在0.3A/g的低电流密度下循环充放电10次,最后截止电位调整到0.01V;
将正极、隔膜和预嵌锂后的负极依次叠加,组成紧密结构,注入I mol/L LiBF4的EC和DEC混合液,引出正极引线和负极引线,外壳封装组装成电容器。负极/正极的电极活性物质质量比为1:1。
[0040]本实例中锂离子混合电容器的工作电压为4V,测得比电容为58 F/g,能量密度达到129ffh/kg,I万次循环后容量保持为初始值的95%。
[0041 ] 实施例6
将氧化铌放置到管式炉中,在5°C/min的升温速率下升温到600 V,在惰性气体Ar和NH3的混合气氛中保温4 h,自然降温后取出即可获得多孔NbN,混合气体中NH3的含量为35%。
[0042]将炭纤维、炭黑和水溶性橡胶按85 wt%、5 wt%、10 wt%混合均勾后涂覆在金属招箔上,将涂覆电极材料的铝箔辊压干燥后裁制成正极片;
将多孔NbN、炭黑和水溶性橡胶按80 wt%、15 wt%、5 wt%混合均匀后涂覆在铜箔上,将涂覆电极材料的铜箔辊压干燥后裁制成负极片;
将负极片放入可拆式电池中,用Li片作为对电极和参比电极,在0.05A/g的低电流密度下循环充放电10次,最后截止电位调整到0.01V;
将正极、隔膜和预嵌锂后的负极依次叠加,组成紧密结构,注入I mol/L LiBF4的EC和DMC混合液,引出正极引线和负极引线,外壳封装组装成电容器。负极/正极的电极活性物质质量比为1:1。
[0043]本实例中锂离子混合电容器的工作电压为4V,测得比电容为50 F/g,能量密度达至IJl 11 Wh/kg,I万次循环后容量保持为初始值的94%。
[0044]实施例7
将氧化铌放置到管式炉中,在5°C /min的升温速率下升温到600°C,在惰性气体Ar和NH3的混合气氛中保温3 h,自然降温后取出即可获得多孔NbN,混合气体中NH3的含量为30%。
[0045]将碳纳米管、炭黑和水溶性橡胶按90 wt%、5 wt%、5 wt%混合均匀后涂覆在金属铝箔上,将涂覆电极材料的铝箔辊压干燥后裁制成正极片;
将多孔
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