本發(fā)明涉及電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域，具體的說是涉及一種鋰離子超級(jí)電容器。
背景技術(shù)：
鋰離子超級(jí)電容器作為一種儲(chǔ)能器件，具有安全性高，使用壽命長(zhǎng)，功率高等優(yōu)點(diǎn)，它結(jié)合了普通的雙電層電容器和鋰離子電池的優(yōu)勢(shì)，所以在移動(dòng)通訊、啟動(dòng)電源、備用電源等領(lǐng)域都有更好的應(yīng)用前景。
鋰離子超級(jí)電容器具有以下特點(diǎn)：(1)相對(duì)于鋰離子電池來說，擁有更高的功率密度，在大電流應(yīng)用場(chǎng)合特別是高能脈沖環(huán)境，可以更好的滿足功率要求。(2)充放電循環(huán)時(shí)間很短，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蓄電池的充放循環(huán)時(shí)間。(3)電池使用壽命長(zhǎng)，終身無須維護(hù)。(4)運(yùn)行溫度寬可以在-45～85℃的范圍內(nèi)正常工作。
鋰離子電容器一個(gè)電極采用能量密度更高的鋰離子電極材料，另一極采用具有雙電層儲(chǔ)能的活性炭材料?；钚蕴坎牧峡梢宰鳛樨?fù)極材料，也可以作為正極材料。一般地，為了更高的能量密度，電解液均采用有機(jī)體系來提高鋰離子電容器的工作電壓。
盡管鋰離子電容器采用高能量密度的電極材料，但是仍有繼續(xù)提高鋰離子超級(jí)電容器能量密度的空間。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了進(jìn)一步提高鋰離子超級(jí)電容器的能量密度，增加其實(shí)用性，提供一種高能量密度的鋰離子超級(jí)電容器，及其組裝方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：
一種鋰離子超級(jí)電容器，包括正極、隔膜，還包括集流體，正極和集流體分別置于隔膜二側(cè)，正極和集流體與隔膜相貼接。正極、集流體、隔膜均浸沒在電解液中構(gòu)成高能量密度的鋰離子超級(jí)電容器。
所述的集流體為片狀、網(wǎng)狀或泡沫狀，所述的金屬材料為銅、鋁、鎳中一種或二種以上的合金。
正極由活性炭、導(dǎo)電劑、膠黏劑混合制備而成，制備的方法包括涂布、搟壓或噴涂，活性炭的面密度為：0.1-100mgcm-2，其中較優(yōu)的是1-30mgcm-2，導(dǎo)電劑的面密度為：0.01-20mgcm-2，其中較優(yōu)的是0.1-10mgcm-2，膠黏劑的面密度為0.01-20mgcm-2，其中較優(yōu)的是0.1-10mgcm-2；
所述的隔膜為聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、聚乙烯和聚丙烯復(fù)合隔膜、纖維素隔膜、玻璃纖維素隔膜或陶瓷膜。
所述的電解液，包括溶劑和鹽；
所述的溶劑包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、乙二醇二甲醚、二氧戊環(huán)、四甘醇二甲基醚、1，4-丁內(nèi)酯等中的一種或者二種以上混合而成；
其中優(yōu)選的是體積比為4：1-1：4的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯的任意兩種組合和體積比為4：1-1：4的乙二醇二甲醚和二氧戊環(huán)的組合；優(yōu)選體積比為1：1的組合。
所述的鹽包括LiN(SO3CF3)2、LiN(SO3CF2CF3)2、LiSO3CF3、LiBr、LiI、LiPF6、LiBOB中的一種或者二種以上；其中優(yōu)選的是LiN(SO3CF3)2、LiSO3CF3、LiBOB中的一種或者二種以上，濃度0.1-10molL-1。
本發(fā)明的有益效果是：
1、由于采用的負(fù)極僅有集流體沒有活性材料，將得到最大程度的鋰離子超級(jí)電容器的能量密度。
2、負(fù)極直接進(jìn)行金屬鋰沉積或溶解，相對(duì)于鈦酸鋰、石墨等負(fù)極來說，具有更低的電位，能有效提高鋰離子超級(jí)電容器的工作電壓，進(jìn)而提高電池能量密度。
通過本發(fā)明制備的鋰離子超級(jí)電容器器件的能量密度可達(dá)到30Whkg-1以上，功率密度為10KWkg-1以上。
經(jīng)過本發(fā)明的組裝的鋰離子超級(jí)電容器，和目前鋰離子超級(jí)電容器相比，無論在能量密度模式功率密度方面，均有相當(dāng)大的提升，與目前的鋰離子電池相比，在保持功率密度優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，在能量密度方面能夠達(dá)到或接近鋰離子電池水平，所以極具使用價(jià)值。
附圖說明
圖1為超級(jí)電容器的充放電性能。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
本發(fā)明提出的鋰離子超級(jí)電容器可按以下方式實(shí)施：
鋰離子超級(jí)電容器的正極可采用涂布法制備。首先將活性炭、導(dǎo)電劑、聚偏氟乙烯,按照8：1：1的質(zhì)量比混合均勻后，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP),電極漿料的固含量為15％，將混合均勻的電極漿料涂布于鋁箔集流體上，70攝氏度烘干12小時(shí)，真空干燥，備用。
鋰離子超級(jí)電容器的負(fù)極僅使用銅箔。
鋰離子超級(jí)電容器的電解液中鹽為L(zhǎng)iPF6，溶劑為碳酸丙烯酯與碳酸二甲酯(體積比為1：1)，鹽濃度為1molL-1。
將正極、聚丙烯隔膜、銅箔依次組裝在一起后，加注電解液后封裝。加注電解液與活性炭的質(zhì)量比為4：1。測(cè)試鋰離子超級(jí)電容器性能。
鋰離子超級(jí)電容器的充放電程序如下所示。充放電截止電壓為3.3V-4.8V，充放電電流為1Ag-1活性炭。超級(jí)電容器的充放電性能如圖1所示。
實(shí)施例2
本發(fā)明提出的鋰離子超級(jí)電容器可按以下方式實(shí)施：
鋰離子超級(jí)電容器的負(fù)極僅使用泡沫銅。
鋰離子超級(jí)電容器的正極可采用涂布法制備。首先將活性炭、導(dǎo)電劑、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠,按照8.5：1：0.25：0.25的質(zhì)量比混合均勻后，加入一定量去離子水,電極漿料的固含量為30％，將混合均勻的電極漿料涂布于鋁箔集流體上，50攝氏度烘干12小時(shí)，真空干燥，備用。
鋰離子超級(jí)電容器的電解液中的溶劑為碳酸丙烯酯與碳酸二甲酯(體積比為1：1)，鹽1為L(zhǎng)iPF6，鹽1濃度為1molL-1，鹽2為四氟硼酸四乙基銨，鹽2的濃度為1molL-1。
將正極、聚丙烯隔膜、銅箔依次組裝在一起后，加注電解液后封裝，加注電解液與活性炭的質(zhì)量比為4：1。
鋰離子超級(jí)電容器的充放電程序如下所示。充放電截止電壓為3.0V-4.0V，充放電電流為1Ag-1活性炭。