一种锂离子电容器用电极膜的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于锂离子电容器技术领域，特别是涉及一种锂离子电容器用电极膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，技术最成熟的电动汽车用动力电源是锂离子电池。但是锂离子电池的功率密度低，不能大电流充电，导致充电时间过长，在实际应用中带来诸多不便。此外，锂离子电池还存在着循环寿命短的问题，在实际应用中，由于电池组的频繁更换带来极高的使用成本，进一步限制了电动汽车的普及。为了解决这些问题，人们不断尝试改进锂离子电池的电化学性能，甚至研发新型的电源，以取代锂离子电池。在新型电源的研发工作中，Nanotek仪器提出了一种被称为石墨烯表面锂离子交换电池的新型电池，也被称为石墨烯表面锂离子交换电池。该电池材料表面吸附锂离子和表面氧化还原反应储能。这种储能机理决定了其具有高功率密度的特性，可以进行快速的充放电，其充电时间可以少于I分钟。同时，由于电极结构在充放电过程中不发生改变，使得该新型电池具有极高的循环寿命。而报道中未做优化的石墨烯表面锂离子交换电池的能量密度也与锂离子电池基本相当。这些条件使得该新型电池具有极高的应用潜力，也很有可能在电动汽车领域得到广泛的应用。
[0003]而在实际应用中由于石墨烯有着较大的比表面积，使得本身的振实密度极低，所以对于纯的石墨烯电膜来说，高载量以及大面积成为了制约其应用的难点。而为了增加的电极的易加工性质，将具有橄榄石结构的正极材料混合其中，极大的增加了其振实密度。并且橄榄石结构的正极材料有着极好的稳定性，耐过充或过放性能较优良，从而能在锂离子电容器较宽的范围内工作。
[0004]将功能化石墨烯和橄榄石结构正极材料以一定比例混合作为电极材料，再将电极材料与导电剂与胶混合，压膜后得到电极膜。其中与本工作相关且最具有代表性的工作包括:Nano Lett.2011,11，3785-3791、Sc1.Rep.4(2014)5278、Adv.Funct.Mater.23(2013)1037-1045、J Electrochem Soc，2007，154:A1026-A1030、J Serb Chem Soc,2010,75:1259-1269。其中前三者均以纯石墨烯作为电极材料，从而使电极的载量较小，实用化不太现实;后两者虽然利用了橄榄石结构正极材料，但是并没有与石墨烯材料进行混用，而是与普通的活性炭，从而存在材料整体性能不理想等技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种锂离子电容器用电极膜的制备方法。
[0006]本发明的目的是提供一种通过加入功能化石墨烯材料使电极有较好的功率性能和能量密度，在混入正极材料后，进一步提高电极的能量密度，相对于其它普通电容器，具有极大的能量密度优势等特点的锂离子电容器用电极膜的制备方法。
[0007]本发明工艺集合了功能化石墨烯材料与橄榄石结构正极材料的优势，成功制备了性能优良、适合于应用的锂离子电容器用电极膜。
[0008]本发明锂离子电容器用电极膜的制备方法所采取的技术方案是:
[0009]—种锂离子电容器用电极膜的制备方法，其特点是:锂离子电容器用电极膜的制备过程包括，功能化石墨烯和橄榄石结构正极材料混合作为电极材料，再将电极材料和导电剂与胶混合，压膜后得到电极膜。
[0010]本发明锂离子电容器用电极膜的制备方法还可以采用如下技术方案:
[0011]所述的锂离子电容器用电极膜的制备方法，其特点是:功能化石墨烯和橄榄石结构正极材料混合的电极材料，橄榄石结构正极材料重量百分比含量为0.01-80%。
[0012]所述的锂离子电容器用电极膜的制备方法，其特点是:电极材料、导电剂与胶混合时，其质量比为90:4 — 6:4 — 6。
[0013]所述的锂离子电容器用电极膜的制备方法，其特点是:功能化石墨烯为通过0、Ν、Ρ功能化的石墨烯，掺杂元素重量百分比为5-30%。
[0014]所述的锂离子电容器用电极膜的制备方法，其特点是:石墨烯为非晶态材料，其比表面积范围为300-2600cm2/g。
[0015]所述的锂离子电容器用电极膜的制备方法，其特点是:橄榄石结构正极材料为LiMnxFe1-XP04，其中0<χ<1。
[0016]本发明具有的优点和积极效果是:
[0017]锂离子电容器用电极膜的制备方法由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明工艺集合了功能化石墨烯材料与橄榄石结构正极材料的优势，成功实现了性能优良、适合于应用的锂离子电容器用电极膜的制备。
【附图说明】
[0018]图1是实施例1得到电极的充放电曲线(电流密度为500mA/g)。
【具体实施方式】
[0019]为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0020]参阅附图1。
[0021]实施例1
[0022]—种锂离子电容器用电极膜的制备方法，制备过程:将功能化石墨烯和橄榄石结构正极材料混合作为电极材料，再将电极材料和导电剂与胶混合，压膜后得到电极膜。
[0023]将功能化石墨烯(O元素含量为12wt%，比表面积为400cm2/g)和LiFePO4正极材料以一定比例(正极材料含量50wt % )混合作为电极材料，再将电极材料和导电剂与胶以质量比为90:5:5混合，压膜后得到电极膜。
[0024]实施例2
[0025]—种锂离子电容器用电极膜的制备方法，制备过程:将功能化石墨烯和橄榄石结构正极材料混合作为电极材料，再将电极材料和导电剂与胶混合，压膜后得到电极膜。
[0026]将功能化石墨烯(O元素含量为5wt%，比表面积为300cm2/g)和LiFePO4正极材料以一定比例(正极材料含量20wt % )混合作为电极材料，再将电极材料和导电剂与胶以质量比为90:5:5混合，压膜后得到电极膜。
[0027]实施例3
[0028]—种锂离子电容器用电极膜的制备方法，制备过程:将功能化石墨烯和橄榄石结构正极材料混合作为电极材料，再将电极材料和导电剂与胶混合，压膜后得到电极膜。
[0029]将功能化石墨烯(N元素含量为5wt%，比表面积为2000cm2/g)和LiMnPO4正极材料以一定比例(正极材料含量20wt % )混合作为电极材料，再将电极材料和导电剂与胶以质量比为90:5:5混合，压膜后得到电极膜。
[0030]实施例4
[0031]—种锂离子电容器用电极膜的制备方法，制备过程:将功能化石墨烯和橄榄石结构正极材料混合作为电极材料，再将电极材料和导电剂与胶混合，压膜后得到电极膜。
[0032]将功能化石墨烯(P元素含量为5wt%，比表面积为2000cm2/g)和LiMnPO4正极材料以一定比例(正极材料含量50wt % )混合作为电极材料，再将电极材料和导电剂与胶以质量比为90:5:5混合，压膜后得到电极膜。
[0033]实施例5
[0034]—种锂离子电容器用电极膜的制备方法，制备过程:将功能化石墨烯和橄榄石结构正极材料混合作为电极材料，再将电极材料和导电剂与胶混合，压膜后得到电极膜。
[0035]将功能化石墨稀(O元素含量为5wt%，比表面积为2000cm2/g)和LiMn0.5Fe0.5O4正极材料以一定比例(正极材料含量50wt % )混合作为电极材料，再将电极材料和导电剂与胶以质量比为90:5:5混合，压膜后得到电极膜。
[0036]对比性实施方式
[0037]对比例I
[0038]将功能化石墨烯(O元素含量为12wt%，比表面积为400cm2/g)和导电剂与胶以质量比为90:5:5混合，压膜后得到电极膜。
[0039]此工艺中，活性物质载量为实施例1的1/4倍。
[0040]对比例2
[0041 ]将活性炭和LiFePO4正极材料以一定比例(正极材料含量50wt% )混合作为电极材料，再将电极材料和导电剂与胶以质量比为90:5:5混合，压膜后得到电极膜。
[0042]此工艺中，活性物质载量与实施例1的相当，而容量为其1/2。
【主权项】
1.一种锂离子电容器用电极膜的制备方法，其特征是:锂离子电容器用电极膜的制备过程包括，功能化石墨烯和橄榄石结构正极材料混合作为电极材料，再将电极材料和导电剂与胶混合，压膜后得到电极膜。2.根据权利要求1所述的锂离子电容器用电极膜的制备方法，其特征是:功能化石墨烯和橄榄石结构正极材料混合的电极材料，橄榄石结构正极材料重量百分比含量为0.01-80%。3.根据权利要求1所述的锂离子电容器用电极膜的制备方法，其特征是:电极材料、导电剂与胶混合时，其质量比为90:4 — 6:4 — 6。4.根据权利要求1所述的锂离子电容器用电极膜的制备方法，其特征是:功能化石墨烯为通过0、Ν、Ρ功能化的石墨烯，掺杂元素重量百分比为5-30%。5.根据权利要求4所述的锂离子电容器用电极膜的制备方法，其特征是:石墨烯为非晶态材料，其比表面积范围为300-2600cm2/go6.根据权利要求1所述的锂离子电容器用电极膜的制备方法，其特征是:橄榄石结构正极材料为 LiMnxFe1-XP04，其中 O < χ < I。
【专利摘要】本发明涉及一种锂离子电容器用电极膜的制备方法。本发明属于锂离子电容器技术领域。一种锂离子电容器用电极膜的制备方法，其特点是：锂离子电容器用电极膜的制备过程包括，功能化石墨烯和橄榄石结构正极材料混合作为电极材料，再将电极材料和导电剂与胶混合，压膜后得到电极膜。本发明通过加入功能化石墨烯材料使电极有较好的功率性能和能量密度，在混入正极材料后，进一步提高电极的能量密度，相对于其它普通电容器，有着极大的能量密度优势。
【IPC分类】H01G11/36, H01G11/06, H01G11/86, H01G11/30
【公开号】CN105575678
【申请号】CN201510955447
【发明人】宗军, 刁玉琦, 刘兴江, 丁飞, 许寒, 任丽彬
【申请人】中国电子科技集团公司第十八研究所
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月17日