一种锂离子电容器石墨烯复合正极片的制备方法技术

本发明专利技术提供一种锂离子电容器石墨烯复合正极片的制备方法。包括以下几个步骤：步骤（1）将Li2CO3和MoO3混合，混合均匀后放入马弗炉内反应，反应结束后得到Li2MoO4材料;步骤（2）将得到Li2MoO4放入含氢氮混合气气氛保护的马弗炉内反应，反应结束后得到Li2MoO3材料；步骤（3）将高比表面积石墨烯材料加入到NMP中形成石墨烯悬浮液;步骤（4）Li2MoO3材料球磨后加入到得到石墨烯悬浮液中，抽滤蒸发溶液后得到石墨烯复合Li2MoO3材料正极极片。石墨烯复合Li2MoO3材料正极片具有高强度、高导电、高比表面积能够有效的替代常规的活性炭正极材料和铝集流体，实现高能量密度和高功率密度。

Preparation method of lithium ion capacitor graphene composite positive plate

The invention provides a preparation method of a lithium ion capacitor graphene composite positive plate. Includes the following steps: (1) the Li2CO3 and MoO3 mixed, mixed evenly in a muffle furnace reaction, after the reaction to obtain Li2MoO4 material; step (2) will be Li2MoO4 in a muffle furnace containing mixed gas of hydrogen and nitrogen atmosphere in the reaction, after the reaction to obtain Li2MoO3 materials; (3) the steps high specific surface area of graphene materials to form graphene suspension in NMP steps; (4) Li2MoO3 material after milling into graphene suspension filtration, evaporation of solution to obtain the graphene Li2MoO3 composite cathode. Graphene composite Li2MoO3 cathode plate has high strength, high conductivity and high surface area. It can effectively replace conventional activated carbon cathode material and aluminum collector to achieve high energy density and high power density.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电容器石墨烯复合正极片的制备方法
本专利技术属于锂离子超级电容器
，涉及一种锂离子超级电容器正极片的制备方法。
技术介绍
近年来，锂离子二次电池得到了很大的发展，这种电池负极一般使用石墨等炭素材料，正极使用钴酸锂、锰酸锂等含锂金属氧化物。这种电池组装以后，充电时负极向正极提供锂离子，而在放电时正极的锂离子又返回负极，因此被称为“摇椅式电池”。与使用金属锂的锂电池相比，这种电池具有高安全性和高循环寿命的特点。但是，由于正极材料在脱嵌锂的过程中容易发生结构的变形，因此，锂离子二次电池的循环寿命仍受到制约。因此近年来，把锂离子二次电池和双层电容器结合在一起的体系研究成为新的热点。锂离子电容器一般负极材料选用石墨、硬碳等炭素材料，正极材料选用双电层特性的活性炭材料，通过对负极材料进行锂离子的预掺杂，使负极电位大幅度下降，从而提高能量密度。专利CN200580001498.2中公开了一种锂离子电容器，这种锂离子电容器使用的正极集流体和负极集流体均具有贯穿正反面的孔，分别由正极活性物质和负极活性物质形成电极层，通过对负极进行电化学接触，预先把锂离子承载在负极中。专利CN200780024069.6中公开了一种电化学电容器用负极的预处理方法，通过气相法或液相法在基板上形成锂层，然后将该锂层转印到负极的电极层。这些预掺杂的方法涉及到的工艺比较复杂，且对原材料需要进行特殊处理，给制造过程带来一定难度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种锂离子超级电容器正极片的制备方法，该方法制备的正极片可同时替代铝集流体和正极活性材料，而且可在锂离子电容器中提供锂源，从而不需要再对负极进行复杂的预嵌锂处理或者在锂离子电容器中添加锂片，简化了锂离子电容器制备的工艺过程，降低了其工艺成本。本专利技术提供的锂离子超级电容器正极片的制备方法为：步骤（1）将Li2CO3和MoO3按摩尔比1-2:1的比例混合，混合均匀后放入马弗炉内500-700℃反应3-8小时，反应结束后得到Li2MoO4；步骤（2）将得到Li2MoO4放入含5%氢气的氢氮混合气气氛保护的马弗炉内500-900℃反应5-10小时，反应结束后得到Li2MoO3材料；步骤（3）将高比表面积石墨烯材料加入到NMP中形成1-20g/L石墨烯悬浮液;步骤（4）Li2MoO3材料球磨30-60min后按质量比50-5：1的比例加入到得到石墨烯悬浮液中，抽滤蒸发溶液后得到石墨烯复合Li2MoO3材料正极极片。本专利技术提供一种锂离子超级电容器的制备工艺流程如下：（1）将石墨或者硬炭负极材料、导电剂、粘结剂按照90:5:5的比例加入到NMP中混合成浆料，然后涂覆在负极集流体铜箔上，烘干后得到负极片。（2）按照通常锂离子电池的制备工艺将负极片、隔膜和本专利技术制备正极片通过叠层的方式组成电芯，然后在电池壳内注入电解液，注入的电解液为1mol/LLiPF6的DOL-DME溶液(DOL和DME的体积比为1:1)，封口，得到锂离子超级电容器。由于石墨烯材料具有高强度和高导电性，能够作为集流体使用，同时高比表面的石墨烯又能作为正极活性材料使用，因此采用本专利技术直接将石墨烯材料制备成正极片，省去了正极的制备工艺，而锂离子超级电容器的工艺为通用的锂离子电池制备工艺，大大简化了锂离子超级电容器的制备工艺。本专利技术制备的石墨烯复合Li2MoO3材料正极片用作锂离子超级电容器正极材料时，Li2MoO3材料提供锂源，在首次充电时锂离子脱出Li2MoO3材料插入到石墨负极中，从而拉低负极电位，因此负极中不需要采用金属锂片或者复杂的预嵌锂工艺；石墨烯复合Li2MoO3材料中的Li2MoO3支撑石墨烯片层结构，有效的防止石墨烯材料团聚而降低比表面积；同时Li2MoO3材料脱去锂离子后形成Li2-xMoO3材料为电化学惰性材料，不影响电池的正常使用。本专利技术具有如下有益效果：（1）石墨烯复合Li2MoO3材料正极片作为锂离子超级电容器的正极使负极不需要再加入锂片或者复杂的预嵌锂工艺，简化了制备工艺，降低了成本；（2）石墨烯复合Li2MoO3材料正极片具有高强度、高导电、高比表面积能够有效的替代常规的活性炭正极材料和铝集流体，实现高能量密度和高功率密度。附图说明图1是本专利技术锂离子超级电容器的循环寿命图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的较优的实施例作进一步的详细说明：实施例1（1）将Li2CO3和MoO3按摩尔比1:1的比例混合，混合均匀后放入马弗炉内500℃反应3小时，反应结束后得到Li2MoO4。（2）将得到Li2MoO4放入含体积浓度为5%氢气的氢氮混合气气氛保护的马弗炉内500℃反应5小时，反应结束后得到Li2MoO3材料。（3）将比表面积为800m2/g的石墨烯材料加入到NMP中形成1g/L石墨烯悬浮液；（4）Li2MoO3材料球磨30min后按质量比50：1的比例加入到得到石墨烯悬浮液中，抽滤蒸发溶液后得到石墨烯复合Li2MoO3材料电极片。（5）将石墨负极材料、导电剂科琴黑、粘结剂PVDF按照质量比90:5:5的比例加入到NMP中混合成浆料，然后涂覆在负极集流体铜箔箔上，烘干后得到负极片。（6）按照通常锂离子电池的制备工艺将负极片、隔膜和石墨烯复合Li2MoO3材料正极片通过叠层的方式组成电芯，然后在电池壳内注入电解液，注入的电解液为1mol/LLiPF6的DOL-DME溶液(DOL和DME的体积比为1:1)，封口，得到锂离子超级电容器。实施例2（1）将Li2CO3和MoO3按摩尔比2:1的比例混合，混合均匀后放入马弗炉内700℃反应8小时，反应结束后得到Li2MoO4。（2）将得到Li2MoO4放入含体积浓度为5%氢气的氢氮混合气气氛保护的马弗炉内900℃反应10小时，反应结束后得到Li2MoO3材料。（3）将比表面积为1500m2/g的石墨烯材料加入到NMP中形成20g/L石墨烯悬浮液;（4）Li2MoO3材料球磨60min后按质量比5：1的比例加入到得到石墨烯悬浮液中，抽滤蒸发溶液后得到石墨烯复合Li2MoO3材料电极片。（5）将硬炭负极材料、导电剂科琴黑、粘结剂PVDF按照质量比90:5:5的比例加入到NMP中混合成浆料，然后涂覆在负极集流体铜箔箔上，烘干后得到负极片。（6）按照通常锂离子电池的制备工艺将负极片、隔膜和石墨烯复合Li2MoO3材料正极片通过叠层的方式组成电芯，然后在电池壳内注入电解液，注入的电解液为1mol/LLiPF6的DOL-DME溶液(DOL和DME的体积比为1:1)，封口，得到锂离子超级电容器。实施例3（1）将Li2CO3和MoO3按摩尔比1.3:1的比例混合，混合均匀后放入马弗炉内600℃反应7小时，反应结束后得到Li2MoO4。（2）将得到Li2MoO4放入含体积浓度为5%氢气的氢氮混合气气氛保护的马弗炉内700℃反应8小时，反应结束后得到Li2MoO3材料。（3）将比表面积为1200m2/g的石墨烯材料加入到NMP中形成10g/L石墨烯悬浮液;（4）Li2MoO3材料球磨40min后按质量比25：1的比例加入到得到石墨烯悬浮液中，抽滤蒸发溶液后得到石墨烯复合Li2MoO3材料电极片。（5）将石墨负极材料、导电剂科琴黑、粘结剂PVDF按照质量比90:5:5的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子超级电容器正极片的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤（1）将Li2CO3和MoO3混合，混合均匀后放入马弗炉内反应，反应结束后得到Li2MoO4材料;步骤（2）将得到Li2MoO4材料放入含氢氮混合气气氛保护的马弗炉内反应，反应结束后得到Li2MoO3材料；步骤（3）将高比表面积石墨烯材料加入到NMP中形成石墨烯悬浮液;步骤（4）Li2MoO3材料球磨后加入到得到石墨烯悬浮液中，抽滤蒸发溶液后得到石墨烯复合Li2MoO3材料正极极片。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子超级电容器正极片的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤（1）将Li2CO3和MoO3混合，混合均匀后放入马弗炉内反应，反应结束后得到Li2MoO4材料;步骤（2）将得到Li2MoO4材料放入含氢氮混合气气氛保护的马弗炉内反应，反应结束后得到Li2MoO3材料；步骤（3）将高比表面积石墨烯材料加入到NMP中形成石墨烯悬浮液;步骤（4）Li2MoO3材料球磨后加入到得到石墨烯悬浮液中，抽滤蒸发溶液后得到石墨烯复合Li2MoO3材料正极极片。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中Li2CO3和MoO3的量按摩尔比1-2:1的比例混合。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）在马弗炉内的反应温度为500-700℃，反应时间为3-8小时。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中马弗炉内的气氛为含体积浓度为5%氢气的氢氮混合气。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）在马弗炉内的反应温度为500-900...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖丽芳，钟玲珑，
申请(专利权)人：肖丽芳，
类型：发明
国别省市：广东,44