本發(fā)明涉及一種鋰離子電容器，尤其是涉及一種負(fù)極采用鈦酸鋰復(fù)合電極的鋰離子電容器。

背景技術(shù)：

鋰離子電容器是一種新型的功率型儲(chǔ)能器件，與鋰離子電池相比其高倍率放電和循環(huán)壽命更佳，與雙電層的超級(jí)電容器相比能量密度可以提高3-6倍。通常鋰離子電容器的正極采用活性炭材料，負(fù)極采用石墨、硬碳或軟碳材料。由于碳基負(fù)極材料在充電過(guò)程中發(fā)生鋰的嵌入反應(yīng)，鋰離子嵌入石墨的層間，此過(guò)程需要克服較大的勢(shì)壘，因而限制了材料的倍率性能；另外，碳基材料負(fù)極的低溫性能不佳，限制了鋰離子電容器的應(yīng)用。采用鈦酸鋰基負(fù)極材料可以克服這些缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種高容量的鈦酸鋰基鋰離子電容器。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種鈦酸鋰基鋰離子電容器，包括殼體、置于殼體內(nèi)部的電芯和含浸于電芯內(nèi)的電解液；所述的電芯是由正極電極片、負(fù)極電極片和置于正極電極片與負(fù)極電極片之間的隔膜通過(guò)卷繞或疊片的方式得到的，所述的正極電極片包括正極集流體和涂覆于正極集流體上的正極涂布層，所述的負(fù)極電極片包括負(fù)極集流體和涂覆于負(fù)極集流體上的負(fù)極涂布層，所述的正極涂布層包括正極活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，所述的負(fù)極涂布層包括負(fù)極活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，所述的正極活性材料為高比表面積的碳材料；所述的負(fù)極活性材料為鈦酸鋰與碳材料的復(fù)合材料，且對(duì)所述的負(fù)極電極片進(jìn)行了預(yù)嵌鋰處理。

作為優(yōu)選，所述負(fù)極活性材料的預(yù)嵌鋰量為30～100mAh/g。

作為優(yōu)選，所述的正極活性材料與負(fù)極活性材料的質(zhì)量之比為2～3.5：1。

所述的高比表面積碳材料，其比表面積不低于500m 2/g。作為優(yōu)選，所述的高比表面積碳材料為活性炭或活性的碳纖維或石墨烯。所述的鈦酸鋰與碳材料的復(fù)合材料為鈦酸鋰與石墨烯或鈦酸鋰與納米碳纖維或鈦酸鋰與納米碳管的復(fù)合材料。所述的鈦酸鋰與碳材料的復(fù)合材料中，碳含量為5～30重量％。

所述的粘結(jié)劑選擇聚偏氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE)或羧甲基纖維素鈉(CMC)或丁苯橡膠(SBR)或成都茵地樂(lè)產(chǎn)的LA系列水性粘結(jié)劑等。所述的導(dǎo)電劑選自導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨或碳納米管。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明將負(fù)極電極片、正極電極片和隔在負(fù)極電極片與正極電極片之間的隔膜疊片或卷繞形成電芯。電極片采用涂布的方法制成：將包含正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑漿料涂布到鋁箔上，制成正極電極片；將包含負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的漿料涂布到鋁箔或銅箔上，制成負(fù)極電極片，所述的鋁箔或銅箔含有2％～30％開(kāi)孔率的貫穿孔。

所述的粘結(jié)劑選擇聚偏氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE)或羧甲基纖維素鈉(CMC)或丁苯橡膠(SBR)或成都茵地樂(lè)產(chǎn)的LA系列水性粘結(jié)劑等。所述的導(dǎo)電劑選自導(dǎo)炭黑、導(dǎo)電石墨或碳納米管。正極活性材料為活性炭或活性的碳纖維或石墨烯中的一種或多種；負(fù)極活性材料為鈦酸鋰與石墨烯或鈦酸鋰與納米碳纖維或鈦酸鋰與納米碳管的復(fù)合材料，復(fù)合材料中碳含量為5～30重量％。

鋰離子電容器可按如下步驟制備：將負(fù)極電極片、正極電極片和隔膜疊片或卷繞形成電芯，隔膜位于負(fù)極電極片與正極電極片之間；將電芯放入殼體中，正極和負(fù)極的極耳伸出殼體；金屬鋰電極放入殼體中，金屬鋰電極與電芯相對(duì)放置并用隔膜隔開(kāi)；殼體注入過(guò)量電解液后，對(duì)殼體進(jìn)行熱封口；以金屬鋰電極作為對(duì)電極，對(duì)負(fù)極預(yù)嵌鋰，嵌鋰容量為30～100mAh/g。最后，取出金屬鋰電極，倒出多余的電解液，進(jìn)行真空封口，得到鋰離子混合型電容器。

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1正極電極片的制備

取用5質(zhì)量份的羧甲基纖維素鈉溶于2000質(zhì)量份的去離子水中，再加入30質(zhì)量份的丁苯橡膠混合均勻，再先后加入50質(zhì)量份的導(dǎo)電炭黑和500質(zhì)量份的活性炭，混合均勻，制成漿料。將漿料涂布到開(kāi)孔率為20％的鋁箔上，通過(guò)干燥、輥壓、分切等工藝，制成正極電極片。

實(shí)施例2正極電極片的制備

取用30質(zhì)量份的LA135粘結(jié)劑和5質(zhì)量份的聚四氟乙烯粘結(jié)劑溶于2000質(zhì)量的去離子水中，加入40質(zhì)量份的導(dǎo)電炭黑、10質(zhì)量份的導(dǎo)電石墨和400質(zhì)量份的活性炭、50質(zhì)量份的活性的碳纖維、50質(zhì)量份的石墨烯，混合均勻，制成漿料。將漿料涂布到開(kāi)孔率為30％的鋁箔上，通過(guò)干燥、輥壓、分切等工藝，制成正極電極片。

實(shí)施例3負(fù)極電極片的制備

首先稱取一定量的氧化石墨水溶液，其中氧化石墨的含量約0.2克，分散在300升去離子水中，并用超聲波處理30分鐘，然后再稱取0.9克的鈦酸鋰加入到該氧化石墨水溶液中，再超聲處理30分鐘。處理之后的溶液轉(zhuǎn)移到茄型瓶中，在75℃的水浴下，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀對(duì)樣品進(jìn)行干燥，得到鈦酸鋰與氧化石墨的復(fù)合材料。進(jìn)一步在500℃氬氣中處理1小時(shí)，即可得到鈦酸鋰與石墨烯的復(fù)合材料，碳含量為10質(zhì)量％。

取用3質(zhì)量份的聚偏氟乙烯溶解于150質(zhì)量份的N-甲基吡咯烷酮中，加入50質(zhì)量份的鈦酸鋰與石墨烯的復(fù)合材料和5質(zhì)量份的導(dǎo)電碳黑，混合均勻，制成漿料。將漿料涂布到開(kāi)孔率為20％的鋁箔上，通過(guò)干燥、輥壓、分切等工藝，制成負(fù)極電極片。