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专利号: 2021103731916
申请人: 常州工程职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2026-04-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种正极预嵌锂的锂离子超级电容器,其特征在于:包括正极、隔膜、负极、电解液以及电池外壳,

所述正极由正极活性物质、正极粘结剂、导电剂以及正极集流体构成;

所述负极由包括负极活性物质、负极粘结剂、导电剂以及负极集流体构成。

2.根据权利要求1所述的正极预嵌锂的锂离子超级电容器,其特征在于,其正极活性物质按照以下步骤制备:

(1)将150mg氧化石墨烯分散在去离子水中,得到5mg/mL的分散液;

(2)在上述分散液中加入1.5‑3g球形的磷酸铁锂前驱体、5mg Fe(NO3)3·9H2O、15mg六水合硝酸钴、20mg硫脲,搅拌均匀后,加入2mL甲醛,搅拌均匀后,再加入650‑750mg氮源,搅拌至粘稠树脂状;

(3)将上述粘稠树脂状的混合物置于水热高压反应釜中,在120℃下,水热8‑24h,反应结束后,对反应产物进行冷冻干燥,获得疏松多孔的复合材料;

(4)将步骤(3)获得的复合材料在氩气氛围下煅烧,煅烧温度为700‑800℃,煅烧时间为

2‑3h,即得到正极活性物质。

3.根据权利要求2所述的正极预嵌锂的锂离子超级电容器,其特征在于:所述球形的磷酸铁锂前驱体按照以下方法制备:

(1)在1000mL去离子水中加入1215g Fe(NO3)3·9H2O;

(2)在1000mL去离子水中加入355g磷酸二氢铵;

(3)配制1000mL浓度为3.5mol/L的氨水溶液;

(4)将上述三种溶液以80mL/min的流速打入反应釜中,然后在70℃温度下,反应10h,反应釜的转速85r/min。反应结束以后,将沉淀物离心过滤,洗涤,干燥,得到球形磷酸铁;

(5)称取450g球形磷酸铁、270g碳酸锂、50g葡萄糖和45g蔗糖加入球磨机中,球磨2h,将球磨后的物料放入气氛保护炉中,在流速为3L/min N2的气氛保护下,400℃下煅烧2h,650℃煅烧2h,780℃煅烧15h,升温速度4℃/min,得到球形磷酸铁锂前驱体。

4.根据权利要求2所述的正极预嵌锂的锂离子超级电容器,其特征在于,所述氮源为尿素或三聚氰胺。

5.根据权利要求1所述的正极预嵌锂的锂离子超级电容器,其特征在于:所述正极粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯乳胶衍生物中一种或几种。

6.根据权利要求1所述的正极预嵌锂的锂离子超级电容器,其特征在于:所述导电剂为乙炔黑、碳纤维、碳纳米管、导电炭黑中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的正极预嵌锂的锂离子超级电容器,其特征在于:所述负极粘结剂为丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、羧甲基纤维素钠中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的正极预嵌锂的锂离子超级电容器,其特征在于:所述负极活性物质为天然石墨、人造石墨、硅合金、硅碳复合材料以及钛酸锂中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的正极预嵌锂的锂离子超级电容器,其特征在于:所述负极粘结剂为丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、羧甲基纤维素钠中的一种或几种。

10.根据权利要求1‑9任一项所述正极预嵌锂的锂离子超级电容器,其特征在于,其制作工艺如下:

(1)将正极活性物质与导电剂、正极粘结剂、溶剂混合均匀,得到固含量为50‑70%,粘度为6000‑8000mps的浆料并双面涂布于正极集流体的表面,经干燥、压实、裁切、制片后,得到正极片;

(2)将负极活性物质与导电剂、负极粘结剂、溶剂混合均匀,得到固含量为40‑60%,粘度为4000‑6000mps的浆料并双面涂布于负极集流体的表面,经干燥、压实、裁切、制片后,得到负极片;

(3)将制备得到的正极片、负极片按正、负极交替的方式堆叠或卷绕成电芯,其中正负极极片以隔膜隔开,并保证附料区负极始终包住正极;正、负极极耳通过焊接固定,最后包装成干电芯;向上述干电芯中注入一定量的电解液,注液系数为4.2‑4.5;将注液后的电芯化成、老化后,即得到正极预嵌锂的锂离子超级电容器。