本發(fā)明屬于鋰離子電容器的制造
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種鋰離子電容器的嵌鋰方法。
背景技術(shù)：
：鋰離子電容器是將鋰離子電池與雙電層超級電容器“內(nèi)并”的新型混合儲能器件，兼具鋰離子電池的高比能量與超級電容器高比功率、長壽命等優(yōu)點，在軍工航天、綠色能源等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前鋰離子電容器的嵌鋰方法一般采用富士重工業(yè)發(fā)明專利CN101138058B中的方法，即以鋰金屬為鋰源，使用具有通孔的金屬箔為集流體，將鋰金屬放置于負(fù)極相對的位置，通過短接鋰金屬與負(fù)極，利用鋰金屬與負(fù)極之間的電勢差放電從而將鋰嵌入負(fù)極中。該方法可得到能量密度和輸出功率高的大容量大型蓄電裝置，并具有良好的充放電特性，但存在以下問題：(1)鋰箔化學(xué)性質(zhì)極為活潑，使得鋰離子電容器的生產(chǎn)對環(huán)境要求極高；(2)鋰的用量需要精準(zhǔn)控制，鋰量過少對電壓的改善達(dá)不到預(yù)期的效果，鋰量過多又會使單體存在較大的安全隱患，因此單體一致性差；(3)鋰離子電容器制造工藝復(fù)雜，且原材料成本、制造成本居高不下。中國專利CN104681311A公開了將短接負(fù)極與鋰金屬的短路放電嵌鋰方式改為在電芯在電解液中充放電，實現(xiàn)負(fù)極的嵌鋰，取出電芯重新封裝注液，該方法可以對鋰離子電容器單體負(fù)極嵌鋰起到不用到鋰金屬，過程比較安全的目的，但電解液里面的鋰量較少，不能提供足夠的鋰給負(fù)極，嵌鋰后重新封裝過程中對環(huán)境要求高，工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。鄭劍平課題組有文章報道，使用表面具有鈍化的納米級金屬鋰粉作為鋰源，與硬炭混合后用干法工藝制成負(fù)極，活性炭為正極組裝成鋰離子電容器單體。相比富士重工使用鋰金屬箔的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的鋰離子電容器可在干燥房中進(jìn)行制造，無需要在手套箱內(nèi)的苛刻環(huán)境下進(jìn)行，大大增加了可操作性。但是鈍化鋰粉的價格高，干法工藝制備含鈍化鋰負(fù)極工藝復(fù)雜，不能大規(guī)模生產(chǎn)，鋰金屬嵌入負(fù)極上的碳材料后，電極上出現(xiàn)空隙，電導(dǎo)率下降，活性物質(zhì)容易脫落。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子電容器的嵌鋰方法，其特征在于，具體步驟如下：1)以活性炭作為活性物質(zhì)的漿料附著在有孔鋁箔上制成正極；并在正極集流體孔中加滿不可逆脫的富鋰化合物作為第三極，富鋰化合物包括LiMo2。M＝Mn、Cu、Cr、Fe、LiFePO4、高鐵酸鋰、以及鋰硫復(fù)合物、鋰聚合物；以硬炭材料作為活性物質(zhì)的漿料附著于有孔銅箔上制成負(fù)極；以PP/PE/PP三層聚合物為隔膜；將負(fù)極、隔膜、正極、隔膜依次層疊或卷繞成電芯，并用膠帶固定；將三個電芯的正極集流體跟正極的極耳焊接在一起，將三個電芯的負(fù)集流體跟極負(fù)極的極耳焊接在一起，然后并聯(lián)焊接，把焊接好的電芯用鋁塑封裝膜封裝，留一側(cè)為注液口；2)從注液口注入含有鋰鹽的有機溶液；3)將負(fù)極、正極分別連接充放電測試儀正負(fù)極，進(jìn)行充電，完成對負(fù)極的嵌鋰；完成負(fù)極嵌鋰時間為2min～6min；4)完成負(fù)極嵌鋰后，抽氣到10-20Pa,封口，完成鋰離子電容器的制作；用充放電測試儀的正負(fù)極分別接鋰離子電容器的正、負(fù)極,進(jìn)行活化處理，以10C的電流充電，充電至3.0V；放電為大電流恒流放電，放電截止電壓為3.0V，電流為10C～30C。根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鋰離子電容器的新型嵌鋰方法，其特征在于，所述鋰鹽為高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰等可溶于有機溶劑的鋰鹽至少一種，有機溶劑為碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯等中至少一種。本發(fā)明的有益效果是與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下：(1)通過引入第三極來對負(fù)極進(jìn)行開口在線嵌鋰，替代鋰箔、納米金屬鋰，大大降低了生產(chǎn)過程中的安全性；(2)通過用不同極組并聯(lián)組成電芯，大大減短了嵌鋰時間提高生產(chǎn)效率，開口嵌鋰減少了制造程序，減少生產(chǎn)過程設(shè)備的使用，對降低成本起到關(guān)鍵作用；(3)嵌鋰過程使用大電流嵌鋰，負(fù)極材料采用不定型碳材料，能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電，同時不影響鋰離子電容器的循環(huán)壽命。(4)簡化工藝流程，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。附圖說明圖1為鋰離子電容器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為正極集流體孔中加鋰化合物示意圖。具體實施方式本發(fā)明提供一種鋰離子電容器的嵌鋰方法，下面結(jié)合實施例，更具體地說明本發(fā)明。實施例1一種鋰離子電容器的嵌鋰方法，步驟如下：1)以活性炭作為活性物質(zhì)的漿料附著在有孔鋁箔上制成正極；并在正極集流體孔中加滿不可逆脫的富鋰化合物作為第三極(如圖2所示)，富鋰化合物包括LiMo2。M＝Mn、Cu、Cr、Fe、LiFePO4、高鐵酸鋰、以及鋰硫復(fù)合物、鋰聚合物；以硬炭材料作為活性物質(zhì)的漿料附著于有孔銅箔上制成負(fù)極；以PP/PE/PP三層聚合物為隔膜；將負(fù)極、隔膜、正極、隔膜依次層疊或卷繞成電芯，并用膠帶固定；將三個電芯的正極集流體跟正極的極耳焊接在一起，將三個電芯的負(fù)集流體跟極負(fù)極的極耳焊接在一起，然后并聯(lián)焊接(如圖1所示的鋰離子電容器結(jié)構(gòu)示意圖)，把焊接好的電芯用鋁塑封裝膜封裝，留一側(cè)為注液口；2)從注液口注入含有鋰鹽的有機溶液；3)將負(fù)極、正極分別連接充放電測試儀正負(fù)極，進(jìn)行充電，完成對負(fù)極的嵌鋰；完成負(fù)極嵌鋰時間為2min～6min；4)完成負(fù)極嵌鋰后，抽氣到10-20Pa,封口，完成鋰離子電容器的制作；用充放電測試儀的正負(fù)極分別接鋰離子電容器的正、負(fù)極,進(jìn)行活化處理，以10C的電流充電，充電至3.0V；放電為大電流恒流放電，放電截止電壓為3.0V，電流為10C～30C。5)對單體進(jìn)行1C、5C、10C的充放電測試，電壓范圍是2.2V～3.8V；測試，結(jié)果如表1所示。實施例2實施例1中(3)第一次充電改為20C充電；測試，結(jié)果如表1所示。實施例3實施例1中(3)第一次充電改為30C充電；測試結(jié)果如表1所示。檢測方法及結(jié)果1.電容器的比容量使用BT2000電性能測試儀，將實施例分別在1C、5C和10C進(jìn)行放電比容量測試，結(jié)果如表1所示；2.容量保持率分別將實施例分別在1C、5C和10C進(jìn)行充放電，并記錄其容量保持率，結(jié)果如表1所示：3.首次嵌鋰量通過外部連接充放電測試儀，可實時監(jiān)測電容器的嵌鋰量，結(jié)果如表2所示。表1測試結(jié)果由表1可知，嵌鋰電流小的實施例中，負(fù)極的嵌鋰比較完全，嵌鋰量比大電流嵌鋰的實施例要大，放電容量同時也增大。用硬炭作為鋰離子電容器負(fù)極的單體倍率性能良好，循環(huán)性能良好，大電流下嵌鋰放電容量保持率高，不影響其循環(huán)性能，開口大倍率嵌鋰方法可行。表2電容器的嵌鋰量結(jié)果比較實施例1實施例2實施例3首次嵌鋰量(mAh/g)330.5±5327.6±6.5325.5±4.5由表2可知，大電流下對該材料體系鋰離子電容器負(fù)極嵌鋰，嵌鋰量沒有明顯的下降，開口在線嵌鋰工藝可行。當(dāng)前第1頁1 2 3