[0001] 本发明属于锂离子超级电容器技术领域， 涉及一种锂离子超级电容器正极片的 制备方法。

背景技术

[0002] 近年来， 锂离子二次电池得到了很大的发展， 这种电池负极一般使用石墨等炭 素材料， 正极使用钴酸锂、 锰酸锂等含锂金属氧化物。 这种电池组装以后， 充 电吋负极向正极提供锂离子， 而在放电吋正极的锂离子又返回负极， 因此被称 为"摇椅式电池"。 与使用金属锂的锂电池相比， 这种电池具有高安全性和高循环 寿命的特点。

[0003] 但是， 由于正极材料在脱嵌锂的过程中容易发生结构 的变形， 因此， 锂离子二 次电池的循环寿命仍受到制约。 因此近年来， 把锂离子二次电池和双层电容器 结合在一起的体系研究成为新的热点。

[0004] 锂离子电容器一般负极材料选用石墨、 硬碳等炭素材料， 正极材料选用双电层 特性的活性炭材料， 通过对负极材料进行锂离子的预惨杂， 使负极电位大幅度 下降， 从而提高能量密度。 专禾 ljCN200580001498.2中公幵了一种锂离子电容器 ， 这种锂离子电容器使用的正极集流体和负极集 流体均具有贯穿正反面的孔， 分别由正极活性物质和负极活性物质形成电极 层， 通过对负极进行电化学接触 ， 预先把锂离子承载在负极中。 专禾 ljCN200780024069.6中公幵了一种电化学电 容器用负极的预处理方法， 通过气相法或液相法在基板上形成锂层， 然后将该 锂层转印到负极的电极层。 这些预惨杂的方法涉及到的工艺比较复杂， 且对原 材料需要进行特殊处理， 给制造过程带来一定难度。

技术问题

[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种锂离子超 级电容器正极片的制备方法， 该 方法制备的正极片可在锂离子电容器中提供锂 源， 从而不需要再对负极进行复 杂的预嵌锂处理或者在锂离子电容器中添加锂 片， 简化了锂离子电容器制备的 工艺过程， 降低了其工艺成本。

问题的解决方案

技术解决方案

[0006] 本发明提供的锂离子超级电容器正极片的制备 方法为： 将具有锂离子导电聚合 物材料用有机醇类或者酮类溶剂溶解， 形成质量浓度为 30-70%胶状溶液， 然后 涂覆在含有活性材料正极片上， 烘干溶剂后得到含有锂离子导电聚合物涂层正 极片。

[0007] 进一步地， 所述锂离子导电聚合物材料包含以下一种或多 种聚合物： 聚丙烯酸 锂、 聚甲基丙烯酸锂、 聚乙二醇锂， 数均分子量为 20000-50000。

[0008] 进一步地， 所述胶状溶液的质量浓度为 30-70%。

[0009] 进一步地， 所述有机醇类或者酮类溶剂包含以下一种或多 种： 乙醇、 丙醇、 丙 酮、 己二醇。

[0010] 本发明提供一种锂离子超级电容器的制备工艺 流程如下：

[0011] (1) 将活性炭或者石墨烯正极材料、 导电剂、 粘结剂按照质量比 90:5:5的比例 加入到 NMP中混合成浆料， 然后涂覆在正极集流体铝箔上， 烘干后得到正极片

[0012] (2) 将具有锂离子导电聚合物材料用有机醇类或者 酮类溶剂溶解， 形成质量 浓度为 30-70%胶状溶液， 然后涂覆在含有活性材料正极片上， 烘干溶剂后得到 含有锂离子导电聚合物涂层正极片。

[0013] (3) 将石墨或者硬炭负极材料、 导电剂、 粘结剂按照质量比 90:5:5的比例加入 到 NMP中混合成浆料， 然后涂覆在负极集流体铜箔箔上， 烘干后得到负极片。

[0014] (4) 按照通常锂离子电池的制备工艺将负极片、 隔膜和正极片通过叠层的方 式组成电芯， 然后在电池壳内注入电解液， 注入的电解液为 lmol/L LiPF ₆ 的 DOL-DME溶液 (DOL和 DME的体积比为 1:1)， 封口， 得到锂离子超级电容器

[0015] 采用本发明正极材料制备锂离子超级电容器的 工艺为通用的锂离子电池制备工 艺， 大大简化了锂离子超级电容器的制备工艺。

[0016] 本发明制备的具有锂离子导电聚合物材料涂层 的正极片用作锂离子超级电容器 正极片吋， 具有锂离子导电聚合物材料涂层提供锂源， 在首次充电吋锂离子脱 出聚合物插入到石墨负极中， 从而拉低负极电位， 因此负极中不需要采用金属 锂片或者复杂的预嵌锂工艺。

发明的有益效果

有益效果

[0017] 本发明具有如下有益效果： （1) 具有锂离子导电聚合物材料涂层的正极片为 锂离子超级电容器的正极使负极不需要再加入 锂片或者复杂的预嵌锂工艺， 简 化了制备工艺， 降低了成本。

对附图的简要说明

附图说明

[0018] 图 1是本发明锂离子超级电容器正极片结构示意� �。

[0019] 图中， 1_正极集流体， 2_活性材料正极片， 3_具有锂离子导电聚合物材料 涂层。

本发明的实施方式

[0020] 下面结合附图， 对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明 ：

[0021] 实施例 1

[0022] (1) 将活性炭材料、 导电剂科琴黑、 粘结剂 PVDF按照质量比 90:5:5的比例加 入到 NMP中混合成浆料， 然后涂覆在正极集流体 1铝箔上， 烘干后得到正极片。

[0023] (2) 将数均分子量为 20000的聚丙烯酸锂用乙醇溶解， 形成质量浓度为 30%胶 状溶液， 然后涂覆在含有活性材料正极片 2上， 烘干溶剂后得到含有锂离子导电 聚合物涂层正极片 3。

[0024] (3) 将石墨负极材料、 导电剂科琴黑、 粘结剂 PVDF按照质量比 90:5:5的比例 加入到 NMP中混合成浆料， 然后涂覆在负极集流体铜箔箔上， 烘干后得到负极 片。

[0025] (4) 按照通常锂离子电池的制备工艺将负极片、 隔膜和正极片通过叠层的方 式组成电芯， 然后在电池壳内注入电解液， 注入的电解液为 lmol/L LiPF ₆ 的 DOL-DME溶液 (DOL和 DME的体积比为 1:1)， 封口， 得到锂离子超级电容器

[0026]

[0027] 实施例 2

[0028] (1) 将活性炭材料、 导电剂科琴黑、 粘结剂 PVDF按照质量比 90:5:5的比例加 入到 NMP中混合成浆料， 然后涂覆在正极集流体 1铝箔上， 烘干后得到正极片。

[0029] (2) 将数均分子量为 50000的聚甲基丙烯酸锂用丙酮溶剂溶解， 形成质量浓度 为 70%胶状溶液， 然后涂覆在含有活性材料正极片 2上， 烘干溶剂后得到含有锂 离子导电聚合物涂层正极片 3。

[0030] (3) 将硬炭负极材料、 导电剂科琴黑、 粘结剂 PVDF按照质量比 90:5:5的比例 加入到 NMP中混合成浆料， 然后涂覆在负极集流体铜箔箔上， 烘干后得到负极 片。

[0031] (4) 按照通常锂离子电池的制备工艺将负极片、 隔膜和正极片通过叠层的方 式组成电芯， 然后在电池壳内注入电解液， 注入的电解液为 lmol/L LiPF ₆ 的 DOL-DME溶液 (DOL和 DME的体积比为 1:1)， 封口， 得到锂离子超级电容器

[0032]

[0033]

[0034] 实施例 3

[0035] (1) 将活性炭材料、 导电剂科琴黑、 粘结剂 PVDF按照质量比 90:5:5的比例加 入到 NMP中混合成浆料， 然后涂覆在正极集流体 1铝箔上， 烘干后得到正极片。

[0036] (2) 将数均分子量为 30000的聚乙二醇锂用丙醇溶剂溶解， 形成质量浓度为 50

<¾胶状溶液， 然后涂覆在含有活性材料正极片 2上， 烘干溶剂后得到含有锂离子 导电聚合物涂层正极片 3。

[0037] (3) 将石墨负极材料、 导电剂科琴黑、 粘结剂 PVDF按照质量比 90:5:5的比例 加入到 NMP中混合成浆料， 然后涂覆在负极集流体铜箔箔上， 烘干后得到负极 片。

[0038] (4) 按照通常锂离子电池的制备工艺将负极片、 隔膜和正极片通过叠层的方 式组成电芯， 然后在电池壳内注入电解液， 注入的电解液为 lmol/L LiPF ₆ 的 DOL-DME溶液 (DOL和 DME的体积比为 1:1)， 封口， 得到锂离子超级电容器

[0039]

[0040] 实施例 4

[0041] (1) 将活性炭材料、 导电剂科琴黑、 粘结剂 PVDF按照质量比 90:5:5的比例加 入到 NMP中混合成浆料， 然后涂覆在正极集流体 1铝箔上， 烘干后得到正极片。

[0042] (2) 将数均分子量为 40000的聚乙二醇锂用己二醇溶剂溶解， 形成质量浓度为

45%胶状溶液， 然后涂覆在含有活性材料正极片 2上， 烘干溶剂后得到含有锂离 子导电聚合物涂层正极片 3。

[0043] (3) 将硬炭负极材料、 导电剂科琴黑、 粘结剂 PVDF按照质量比 90:5:5的比例 加入到 NMP中混合成浆料， 然后涂覆在负极集流体铜箔箔上， 烘干后得到负极 片。

[0044] (4) 按照通常锂离子电池的制备工艺将负极片、 隔膜和正极片通过叠层的方 式组成电芯， 然后在电池壳内注入电解液， 注入的电解液为 lmol/L LiPF ₆ 的 DOL-DME溶液 (DOL和 DME的体积比为 1:1)， 封口， 得到锂离子超级电容器

[0045]

[0046] 实施例 5

[0047] (1) 将活性炭材料、 导电剂科琴黑、 粘结剂 PVDF按照质量比 90:5:5的比例加 入到 NMP中混合成浆料， 然后涂覆在正极集流体 1铝箔上， 烘干后得到正极片。

[0048] (2) 将分子量为 35000的聚丙烯酸锂用乙醇溶剂溶解， 形成质量浓度为 60%胶 状溶液， 然后涂覆在含有活性材料正极片 2上， 烘干溶剂后得到含有锂离子导电 聚合物涂层正极片 3。

[0049] (3) 将石墨负极材料、 导电剂科琴黑、 粘结剂 PVDF按照质量比 90:5:5的比例 加入到 NMP中混合成浆料， 然后涂覆在负极集流体铜箔箔上， 烘干后得到负极 片。

[0050] (4) 按照通常锂离子电池的制备工艺将负极片、 隔膜和正极片通过叠层的方 式组成电芯， 然后在电池壳内注入电解液， 注入的电解液为 lmol/L LiPF ₆ 的 DOL-DME溶液 (DOL和 DME的体积比为 1:1)， 封口， 得到锂离子超级电容器

[0051] 其效果如表 1所示， 由表 1可知： 本发明制备的锂离子超级电容器能量密度达到 了 43.1-45.2 wh/kg, 达到了常用锂离子超级电容器的能量密度水平 。

[0052]

[0053] 表 1

[] [表 1]

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明 所作的进一步详细说明， 不能认 定本发明的具体实施只局限于这些说明。 对于本发明所属技术领域的普通技术 人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干简单推演或替换， 都应当视为属于本发明的保护范围。