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Title:
PREPARATION METHOD FOR POSITIVE ELECTRODE SHEET COMPRISING LI2MOO3 COATING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/023323
Kind Code:
A1
Abstract:
A preparation method for a positive electrode sheet comprising a Li2MoO3 coating. The method comprises the following steps: step (1), uniformly mixing Li2CO3 with MoO3, then putting the mixture into a muffle furnace for reaction, and obtaining a Li2MoO4 material after the reaction is completed; step (2), putting the obtained Li2MoO4 into a muffle furnace under hydrogen-nitrogen mixed gas atmosphere protection for reaction, and obtaining a Li2MoO3 material after the reaction is completed; and step (3), adding the Li2MoO3 material, a conductive agent, and a binder into NMP to be mixed into a slurry, then coating the slurry on a positive electrode sheet comprising an active material, and drying the positive electrode sheet to obtain a positive electrode sheet comprising a Li2MoO3 coating. The preparation method has the following advantageous effects: (1) by using the positive electrode sheet comprising a Li2MoO3 coating as the positive electrode of a lithium ion super capacitor, the negative electrode no longer needs the addition of a lithium sheet or a complex lithium pre-intercalation process, and therefore the preparation process is simplified and the costs are reduced.

Inventors:
XIAO, Lifang (ZHONG, Linglong604, 6th Building,Zhongshan Court, No. 3128 Nanshan Road,Nanshan Distric, Shenzhen Guangdong 7, 518057, CN)
ZHONG, Linglong (604 6th Building, Zhongshan Court No. 3128 Nanshan Road,Nanshan Distric, Shenzhen Guangdong 7, 518057, CN)
Application Number:
CN2016/092656
Publication Date:
February 08, 2018
Filing Date:
July 31, 2016
Export Citation:
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Assignee:
XIAO, Lifang (ZHONG, Linglong604, 6th Building,Zhongshan Court, No. 3128 Nanshan Road,Nanshan Distric, Shenzhen Guangdong 7, 518057, CN)
International Classes:
H01G11/32; H01G11/06; H01G11/50
Domestic Patent References:
2013-02-07
Foreign References:
CN103515110A2014-01-15
CN103367708A2013-10-23
CN104577088A2015-04-29
CN104241642A2014-12-24
CN102201275A2011-09-28
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Claims:
权利要求书

[权利要求 1] 一种锂离子超级电容器正极片的制备方法, 其特征在于, 包括以下几 个步骤:

步骤 (1) 将Li 2C0 3和M00 3混合, 混合均匀后放入马弗炉内反应, 反应结束后得到 Li 2MoO 4材料;

步骤 (2) 将得到 Li 2Mo0 4材料放入氢氮混合气气氛保护的马弗炉内 反应, 反应结束后得到 Li 2MoO 3材料;

步骤 (3) 将 Li 2Mo0 3材料、 导电剂、 粘结剂加入到 NMP中混合成浆 料, 然后涂覆在含有活性材料正极片上, 烘干后得到含有 Li 2MoO 3涂 层正极片。

[权利要求 2] 如权利要求 1所述的方法, 其特征在于, 所述步骤 (1) 中 Li 2C0 3 和 MoO 3的量按摩尔比 1-2: 1的比例混合。

[权利要求 3] 如权利要求 1所述的方法, 其特征在于, 所述步骤 (1) 在马弗炉内的 反应温度为 500-700°C, 反应吋间为 3-8小吋。

[权利要求 4] 如权利要求 1所述的方法, 其特征在于, 所述步骤 (2) 中马弗炉内的 气氛为含 5%氢气的氢氮混合气。

[权利要求 5] 如权利要求 1所述的方法, 其特征在于, 所述步骤 (2) 在马弗炉内的 反应温度为 500-900°C, 反应吋间为 5-10小吋。

[权利要求 6] 如权利要求 1所述的方法, 其特征在于, 所述步骤 (3) 中 Li 2Mo0 3材 料、 导电剂、 粘结剂的质量比为 80-90:5-10:5-10。

[权利要求 7] —种锂离子超级电容器的制备工艺, 其特征在于, 包括以下几个步骤 步骤 A:将活性炭或者石墨烯正极材料、 导电剂和粘结剂加入到 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; 步骤 B:将如权利要求 1所制备的 Li 2Mo0 3材料、 导电剂、 粘结剂加入 到 NMP中混合成浆料, 然后涂覆在含有活性材料正极片上, 烘干后 得到含有 Li 2MoO 3涂层正极片;

步骤 C:将石墨或者硬炭负极材料、 导电剂、 粘结剂加入到 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; 步骤 D: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, 封口, 得到锂离子超级电容器。

[权利要求 8] 如权利要求 7所述的制备工艺, 其特征在于, 所述步骤 A中, 石墨烯 复合 Li 2Mo0 3 料、 导电剂、 粘结剂的质量比为 90:5:5。

[权利要求 9] 如权利要求 7所述的制备工艺, 其特征在于, 所述步骤 B中, 石墨或 者硬炭负极材料、 导电剂、 粘结剂的质量比为 90:5:5。

[权利要求 10] 如权利要求 7所述的制备工艺, 其特征在于, 所述步骤 C中, 所述电 解液为 lmol/L LiPF 6的 DOL-DME溶液, 其中, DOL和 DME的体积 比为 1:1。

Description:
说明书 发明名称:一种含 Li 2 MoO 3 涂层正极片的制备方法 技术领域

[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:

[0007] 步骤 (1) 将 Li 2 CO 3 和 MoO 3 按摩尔比 1-2:1的比例混合, 混合均匀后放入马弗 炉内 500-700°C反应 3-8小曰寸, 反应结束后得到 Li 2 MoO 4 材料。

[0008] 步骤 (2) 将得到 Li 2 Mo0 4 材料放入含体积浓度 5%氢气的氢氮混合气气氛保护 的马弗炉内 500-900°C反应 5-10小吋, 反应结束后得到 Li 2 MoO 3 材料。

[0009] 步骤 (3) 将 Li 2 Mo0 3 材料、 导电剂、 粘结剂按照 80-90:5-10:5-10的质量比例加 入到 NMP中混合成浆料, 然后涂覆在含有活性材料正极片上, 烘干后得到含有 L i 2 MoO 3 涂层正极片。

[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 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 Li 2 Mo0 3

材料、 导电剂、 粘结剂按照 80-90:5-10:5-10的质量比例加入到 NMP中混合成浆料 , 然后涂覆在含有活性材料正极片上, 烘干后得到含有 Li 2 Mo0 3 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] 本发明制备的含有 Li 2 Mo0 3

涂层的正极片用作锂离子超级电容器正极材料 吋, Li 2 Mo0 3 材料提供锂源, 在 首次充电吋锂离子脱出 Li 2 Mo0 3 材料插入到石墨负极中, 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; 同吋 Li 2 MoO 3 材料脱 去锂离子后形成 Li 2 x MoO 3 材料为电化学惰性材料, 不影响电池的正常使用。 发明的有益效果

有益效果

[0017] 本发明具有如下有益效果: (1) 含有 Li 2 Mo0 3 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, 1一正极集流体, 2—活性材料正极片, 3— Li 2 Mo0 3 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 Li 2 CO 3 和 MoO 3

按摩尔比 1:1的比例混合, 混合均匀后放入马弗炉内 500°C反应 3小吋, 反应结束 后得到 Li 2 MoO 4

[0023] (2) 将得到 Li 2 MoO 4 放入含体积浓度为 5%氢气的氢氮混合气气氛保护的马弗 炉内 500°C反应 5小吋, 反应结束后得到 Li 2 MoO 3 材料。

[0024] (3) 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。

[0025] (4) 将 Li 2 Mo0 3 材料、 导电剂科琴黑、 粘结剂 PVDF按照质量比 80: 10: 10的质 量比例加入到 NMP中混合成浆料, 然后涂覆在含有活性材料正极片 2上, 烘干后 得到含有 Li 2 MoO 3 涂层 3正极片。

[0026] (5) 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上, 烘干后得到负极片 [0027] (6) 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

[0028]

[0029] 实施例 2

[0030] (1) 将 Li 2 C0 3 和 Mo0 3

按摩尔比 2:1的比例混合, 混合均匀后放入马弗炉内 700°C反应 8小吋, 反应结束 后得到 Li 2 MoO 4。

[0031] (2) 将得到 Li 2 MoO 4放入含体积浓度为 5%氢气的氢氮混合气气氛保护的马弗 炉内 900°C反应 10小吋, 反应结束后得到 Li 2 MoO 3 材料。

[0032] (3) 将活性炭材料、 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 1铝箔上, 烘干后得到正极片。

[0033] (4) 将 Li 2 Mo0 3 材料、 导电剂科琴黑、 粘结剂 PVDF按照质量比 90:5:5的质量 比例加入到 NMP中混合成浆料, 然后涂覆在含有活性材料正极片 2上, 烘干后得 到含有 Li 2 MoO 3 涂层 3正极片。

[0034] (5) 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。

[0035] (6) 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

[0036]

[0037]

[0038] 实施例 3

[0039] (1) 将 Li 2 C0 3 和 Mo0 3 按摩尔比 1.3:1的比例混合, 混合均匀后放入马弗炉内 600°C反应 7小吋, 反应结 束后得到 Li 2 MoO 4

[0040] (2) 将得到 Li 2 MoO 4放入含体积浓度 5%氢气的氢氮混合气气氛保护的马弗炉 内 700°C反应 8小吋, 反应结束后得到 Li 2 MoO 3 材料。

[0041] (3) 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] (4) 将 Li 2 Mo0 3 材料、 导电剂科琴黑、 粘结剂 PVDF按照 85:7:8的质量比例加 入到 NMP中混合成浆料, 然后涂覆在含有活性材料正极片 2上, 烘干后得到含有

Li 2 MoO 3 涂层 3正极片。

[0043] (5) 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上, 烘干后得到负极片

[0044] (6) 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 4

[0047] (1) 将 Li 2 C0 3 和 Mo0 3

按摩尔比 1.5:1的比例混合, 混合均匀后放入马弗炉内 650°C反应 5小吋, 反应结 束后得到 Li 2 MoO 4

[0048] (2) 将得到 Li 2 MoO 4 放入含体积浓度为 5%氢气的氢氮混合气气氛保护的马弗 炉内 600°C反应 8小吋, 反应结束后得到 Li 2 MoO 3 材料。

[0049] (3) 将活性炭材料、 导电剂科琴黑、 粘结剂 PVDF按照 90:5:5的比例加入到 NM

P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。

[0050] (4) 将 Li 2 Mo0 3 材料、 导电剂科琴黑、 粘结剂 PVDF按照 82:9:9的质量比例加 入到 NMP中混合成浆料, 然后涂覆在含有活性材料正极片 2上, 烘干后得到含有

Li 2 MoO 3 涂层 3正极片。 [0051] (5) 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上, 烘干后得到负极片

[0052] (6) 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

[0053]

[0054] 实施例 5

[0055] (1) 将 Li 2 C0 3 和 Mo0 3

按摩尔比 1.7:1的比例混合, 混合均匀后放入马弗炉内 600°C反应 6小吋, 反应结 束后得到 Li 2 MoO 4

[0056] (2) 将得到 Li 2 MoO 4 放入含体积浓度为 5%氢气的氢氮混合气气氛保护的马弗 炉内 800°C反应 6小吋, 反应结束后得到 Li 2 MoO 3 材料。

[0057] (3) 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。

[0058] (4) 将 Li 2 Mo0 3 材料、 导电剂科琴黑、 粘结剂 PVDF按照 88:6:6的质量比例加 入到 NMP中混合成浆料, 然后涂覆在含有活性材料正极片 2上, 烘干后得到含有

Li 2 MoO 3 涂层 3正极片。

[0059] (5) 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上, 烘干后得到负极片

[0060] (6) 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

[0061] 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 34.6-37.1 wh/kg, 达到了常用锂离子超级电容器的能量密度水平 。 [0062]

[0063]

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。