本發(fā)明屬于鋰離子超級電容器
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種鋰離子超級電容器正極片的制備方法。
背景技術(shù)：
：近年來，鋰離子二次電池得到了很大的發(fā)展，這種電池負(fù)極一般使用石墨等炭素材料，正極使用鈷酸鋰、錳酸鋰等含鋰金屬氧化物。這種電池組裝以后，充電時負(fù)極向正極提供鋰離子，而在放電時正極的鋰離子又返回負(fù)極，因此被稱為“搖椅式電池”。與使用金屬鋰的鋰電池相比，這種電池具有高安全性和高循環(huán)壽命的特點(diǎn)。但是，由于正極材料在脫嵌鋰的過程中容易發(fā)生結(jié)構(gòu)的變形，因此，鋰離子二次電池的循環(huán)壽命仍受到制約。因此近年來，把鋰離子二次電池和雙層電容器結(jié)合在一起的體系研究成為新的熱點(diǎn)。鋰離子電容器一般負(fù)極材料選用石墨、硬碳等炭素材料，正極材料選用雙電層特性的活性炭材料，通過對負(fù)極材料進(jìn)行鋰離子的預(yù)摻雜，使負(fù)極電位大幅度下降，從而提高能量密度。專利CN200580001498.2中公開了一種鋰離子電容器，這種鋰離子電容器使用的正極集流體和負(fù)極集流體均具有貫穿正反面的孔，分別由正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)形成電極層，通過對負(fù)極進(jìn)行電化學(xué)接觸，預(yù)先把鋰離子承載在負(fù)極中。專利CN200780024069.6中公開了一種電化學(xué)電容器用負(fù)極的預(yù)處理方法，通過氣相法或液相法在基板上形成鋰層，然后將該鋰層轉(zhuǎn)印到負(fù)極的電極層。這些預(yù)摻雜的方法涉及到的工藝比較復(fù)雜，且對原材料需要進(jìn)行特殊處理，給制造過程帶來一定難度。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鋰離子超級電容器正極片的制備方法，該方法制備的正極片可在鋰離子電容器中提供鋰源，從而不需要再對負(fù)極進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)嵌鋰處理或者在鋰離子電容器中添加鋰片，簡化了鋰離子電容器制備的工藝過程，降低了其工藝成本。本發(fā)明提供的鋰離子超級電容器正極片的制備方法為：步驟（1）將氧化石墨和Li2CO3按質(zhì)量比50-10:1的比例混合，混合均勻后放入氮?dú)獗Ｗo(hù)的馬弗爐內(nèi)200-600℃反應(yīng)1-6h，得到含有醇基鋰的石墨烯材料。步驟（2）將含有醇基鋰的石墨烯材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照80-90:5-10:5-10的質(zhì)量比例加入到NMP中混合成漿料，然后涂覆在含有活性材料正極片上，烘干后得到含有醇基鋰的石墨烯涂層正極片。進(jìn)一步地，所述步驟（1）中氧化石墨和Li2CO3按質(zhì)量比50-10:1的比例混合；進(jìn)一步地，所述步驟（1）在馬弗爐內(nèi)的反應(yīng)溫度為200-600℃，反應(yīng)時間為1-6小時；進(jìn)一步地，所述步驟（2）中馬弗爐內(nèi)的氣氛為氮?dú)?；進(jìn)一步地，所述步驟（2）中含有醇基鋰的石墨烯材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑的質(zhì)量比為80-90:5-10:5-10；本發(fā)明提供一種鋰離子超級電容器的制備工藝流程如下：（1）將活性炭或者石墨烯正極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照90:5:5的比例加入到NMP中混合成漿料，然后涂覆在正極集流體鋁箔上，烘干后得到正極片。（2）將含有醇基鋰的石墨烯材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照80-90:5-10:5-10的質(zhì)量比例加入到NMP中混合成漿料，然后涂覆在含有活性材料正極片上，烘干后得到含有醇基鋰的石墨烯材料涂層正極片。（3）將石墨或者硬炭負(fù)極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照90:5:5的比例加入到NMP中混合成漿料，然后涂覆在負(fù)極集流體銅箔箔上，烘干后得到負(fù)極片。（4）按照通常鋰離子電池的制備工藝將負(fù)極片、隔膜和正極片通過疊層的方式組成電芯，然后在電池殼內(nèi)注入電解液，注入的電解液為1mol/LLiPF6的DOL-DME溶液(DOL和DME的體積比為1:1)，封口，得到鋰離子超級電容器。采用本發(fā)明正極材料制備鋰離子超級電容器的工藝為通用的鋰離子電池制備工藝，大大簡化了鋰離子超級電容器的制備工藝。本發(fā)明制備的含有醇基鋰的石墨烯材料涂層的正極片用作鋰離子超級電容器正極片時，含有醇基鋰的石墨烯材料涂層提供鋰源，在首次充電時鋰離子脫出醇基鋰插入到石墨負(fù)極中，從而拉低負(fù)極電位，因此負(fù)極中不需要采用金屬鋰片或者復(fù)雜的預(yù)嵌鋰工藝；同時石墨烯在正極也可以充當(dāng)正極活性材料，提高正極的容量。本發(fā)明具有如下有益效果：（1）含有醇基鋰的石墨烯材料涂層的正極片為鋰離子超級電容器的正極使負(fù)極不需要再加入鋰片或者復(fù)雜的預(yù)嵌鋰工藝，簡化了制備工藝，降低了成本。附圖說明圖1是本發(fā)明鋰離子超級電容器正極片結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1—集流體，2—活性材料正極片，3—含有醇基鋰的石墨烯材料涂層正極片。具體實施方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的較優(yōu)的實施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：實施例1（1）將氧化石墨和Li2CO3按質(zhì)量比50:1的比例混合，混合均勻后放入氮?dú)獗Ｗo(hù)的馬弗爐內(nèi)200℃反應(yīng)6h，得到含有醇基鋰的石墨烯材料。（2）將活性炭材料、導(dǎo)電劑科琴黑、粘結(jié)劑PVDF按照質(zhì)量比90:5:5的比例加入到NMP中混合成漿料，然后涂覆在正極集流體1鋁箔上，烘干后得到正極片。（3）將含有醇基鋰的石墨烯材料、導(dǎo)電劑科琴黑、粘結(jié)劑PVDF按照質(zhì)量比80:10:10的比例加入到NMP中混合成漿料，然后涂覆在含有活性材料正極片上，烘干后得到含有醇基鋰的石墨烯材料涂層正極片3。（4）將石墨負(fù)極材料、導(dǎo)電劑科琴黑、粘結(jié)劑PVDF按照質(zhì)量比90:5:5的比例加入到NMP中混合成漿料，然后涂覆在負(fù)極集流體銅箔箔上，烘干后得到負(fù)極片。（5）按照通常鋰離子電池的制備工藝將負(fù)極片、隔膜和正極片通過疊層的方式組成電芯，然后在電池殼內(nèi)注入電解液，注入的電解液為1mol/LLiPF6的DOL-DME溶液(DOL和DME的體積比為1:1)，封口，得到鋰離子超級電容器。實施例2（1）將氧化石墨和Li2CO3按質(zhì)量比10:1的比例混合，混合均勻后放入氮?dú)獗Ｗo(hù)的馬弗爐內(nèi)600℃反應(yīng)1h，得到含有醇基鋰的石墨烯材料。（2）將活性炭材料、導(dǎo)電劑科琴黑、粘結(jié)劑PVDF按照質(zhì)量比90:5:5的比例加入到NMP中混合成漿料，然后涂覆在正極集流體1鋁箔上，烘干后得到正極片。（3）將含有醇基鋰的石墨烯材料、導(dǎo)電劑科琴黑、粘結(jié)劑PVDF按照90:5:5的質(zhì)量比例加入到NMP中混合成漿料，然后涂覆在含有活性材料正極片2上，烘干后得到含有醇基鋰的石墨烯材料涂層正極片3。（4）將硬炭負(fù)極材料、導(dǎo)電劑科琴黑、粘結(jié)劑PVDF按照質(zhì)量比90:5:5的比例加入到NMP中混合成漿料，然后涂覆在負(fù)極集流體銅箔箔上，烘干后得到負(fù)極片。（5）按照通常鋰離子電池的制備工藝將負(fù)極片、隔膜和正極片通過疊層的方式組成電芯，然后在電池殼內(nèi)注入電解液，注入的電解液為1mol/LLiPF6的DOL-DME溶液(DOL和DME的體積比為1:1)，封口，得到鋰離子超級電容器。實施例3（1）將氧化石墨和Li2CO3按質(zhì)量比20:1的比例混合，混合均勻后放入氮?dú)獗Ｗo(hù)的馬弗爐內(nèi)300℃反應(yīng)5h，得到含有醇基鋰的石墨烯材料。（2）將活性炭材料、導(dǎo)電劑科琴黑、粘結(jié)劑PVDF按照質(zhì)量比90:5:5的比例加入到NMP中混合成漿料，然后涂覆在正極集流體1鋁箔上，烘干后得到正極片。（3）將含有醇基鋰的石墨烯材料、導(dǎo)電劑科琴黑、粘結(jié)劑PVDF按照85:7:8的質(zhì)量比例加入到NMP中混合成漿料，然后涂覆在含有活性材料正極片2上，烘干后得到含有醇基鋰的石墨烯材料涂層正極片3。（4）將石墨負(fù)極材料、導(dǎo)電劑科琴黑、粘結(jié)劑PVDF按照質(zhì)量比90:5:5的比例加入到NMP中混合成漿料，然后涂覆在負(fù)極集流體銅箔箔上，烘干后得到負(fù)極片。（5）按照通常鋰離子電池的制備工藝將負(fù)極片、隔膜和正極片通過疊層的方式組成電芯，然后在電池殼內(nèi)注入電解液，注入的電解液為1mol/LLiPF6的DOL-DME溶液(DOL和DME的體積比為1:1)，封口，得到鋰離子超級電容器。實施例4（1）將氧化石墨和Li2CO3按質(zhì)量比30:1的比例混合，混合均勻后放入氮?dú)獗Ｗo(hù)的馬弗爐內(nèi)400℃反應(yīng)2h，得到含有醇基鋰的石墨烯材料。（2）將活性炭材料、導(dǎo)電劑科琴黑、粘結(jié)劑PVDF按照質(zhì)量比90:5:5的比例加入到NMP中混合成漿料，然后涂覆在正極集流體1鋁箔上，烘干后得到正極片。（3）將含有醇基鋰的石墨烯材料、導(dǎo)電劑科琴黑、粘結(jié)劑PVDF按照質(zhì)量比82:9:9的質(zhì)量比例加入到NMP中混合成漿料，然后涂覆在含有活性材料正極片2上，烘干后得到含有醇基鋰的石墨烯材料涂層正極片3。（4）將硬炭負(fù)極材料、導(dǎo)電劑科琴黑、粘結(jié)劑PVDF按照質(zhì)量比90:5:5的比例加入到NMP中混合成漿料，然后涂覆在負(fù)極集流體銅箔箔上，烘干后得到負(fù)極片。（5）按照通常鋰離子電池的制備工藝將負(fù)極片、隔膜和正極片通過疊層的方式組成電芯，然后在電池殼內(nèi)注入電解液，注入的電解液為1mol/LLiPF6的DOL-DME溶液(DOL和DME的體積比為1:1)，封口，得到鋰離子超級電容器。實施例5（1）將氧化石墨和Li2CO3按質(zhì)量比40:1的比例混合，混合均勻后放入氮?dú)獗Ｗo(hù)的馬弗爐內(nèi)500℃反應(yīng)4h，得到含有醇基鋰的石墨烯材料。（2）將活性炭材料、導(dǎo)電劑科琴黑、粘結(jié)劑PVDF按照質(zhì)量比90:5:5的比例加入到NMP中混合成漿料，然后涂覆在正極集流體1鋁箔上，烘干后得到正極片。（3）將含有醇基鋰的石墨烯材料、導(dǎo)電劑科琴黑、粘結(jié)劑PVDF按照88:6:6的質(zhì)量比例加入到NMP中混合成漿料，然后涂覆在含有活性材料正極片2上，烘干后得到含有醇基鋰的石墨烯材料涂層正極片3。（4）將石墨負(fù)極材料、導(dǎo)電劑科琴黑、粘結(jié)劑PVDF按照質(zhì)量比90:5:5的比例加入到NMP中混合成漿料，然后涂覆在負(fù)極集流體銅箔箔上，烘干后得到負(fù)極片。（5）按照通常鋰離子電池的制備工藝將負(fù)極片、隔膜和正極片通過疊層的方式組成電芯，然后在電池殼內(nèi)注入電解液，注入的電解液為1mol/LLiPF6的DOL-DME溶液(DOL和DME的體積比為1:1)，封口，得到鋰離子超級電容器。其效果如表1所示，由表1可知：本發(fā)明制備的鋰離子超級電容器能量密度達(dá)到了44.8-47.1wh/kg，達(dá)到了常用鋰離子超級電容器的能量密度水平。表1實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5能量密度（wh/kg）45.246.447.144.846以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3