一种预锂化炭负极材料在钠离子电容器和钾离子电容器中的应用

技术特征：
1.一种负极预嵌锂后的金属离子电容器，其特征在于，包括：正极片、负极片、隔膜及电解液；所述负极片包括负极集流体和涂覆于所述负极集流体表面的负极涂布层，所述负极涂布层包括负极活性材料、导电剂、粘结剂；其中，所述负极活性材料为预锂化炭材料。2.如权利要求1所述的负极预嵌锂后的金属离子电容器，其特征在于，预锂化炭材料包括：内部含锂的炭材料和位于所述炭材料表面的含锂sei膜。3.如权利要求1所述的负极预嵌锂后的金属离子电容器，其特征在于，所述炭材料为石墨、中间相碳微球、硬碳、软碳中的一种或多种；或，所述负极集流体为铜箔片或铝箔片。4.如权利要求1所述的负极预嵌锂后的金属离子电容器，其特征在于，所述正极片包括正极集流体和涂覆于所述正极集流体表面的正极涂布层，所述正极涂布层包括正极活性材料、导电剂、粘结剂；所述正极活性材料为多孔碳材料；优选地，所述多孔碳材料为活性炭材料；或，正极片的正极集流体为不锈钢网、泡沫镍片或铝箔片。5.如权利要求1所述的负极预嵌锂后的金属离子电容器，其特征在于，所述导电剂为石墨粉、炭黑、乙炔黑的一种或多种；或，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、水溶性橡胶的一种或多种；或，负极活性材料与正极活性材料的质量比为3:1～1:3。6.如权利要求1所述的负极预嵌锂后的金属离子电容器，其特征在于，所述的金属离子电容器为钠离子电容器或钾离子电容器，优选地，钠离子电容器的电解液中含有钠盐，所述钠盐为napf6、naclo4、natfsi中的一种或多种；优选地，钾离子电容器的电解液中含有钾盐，所述钾盐为kpf6、kclo4、ktfsi中的一种或多种。电解液中的溶剂为ec、dec、dmc、emc、fec、dol、dmso、pc中的一种或多种。7.一种负极预嵌锂后的金属离子电容器的制备方法，其特征在于，包括：将负极活性材料、导电剂和粘结剂混合后涂覆在负极集流体上，得到负极前驱体；将所述负极前驱体预锂化形成负极片；将正极活性材料、导电剂和粘结剂混合后，滚压成片涂覆在正极集流体上，得到正极片；将所述预锂化负极片与正极片、隔膜、电解液组装，得到金属离子电容器。8.如权利要求7所述的负极预嵌锂后的金属离子电容器的制备方法，其特征在于，负极活性材料或正极活性材料与导电剂、粘结剂的质量比为60～95:2～40:1～10；或，所述预锂化的方法为半电池预嵌锂法、短路预嵌锂法、直接接触预嵌锂法或化学预嵌锂法；或，半电池预嵌锂法电压范围为0.01～3v，电流范围在0.01a/g～1a/g，循环圈数1-10圈，截止电压为0.01v；或，短路预嵌锂法短路时间为0.5～15h；
或，直接接触预嵌锂法接触时间为0.5～12h；或，化学预嵌锂法为在含锂芳香烃复合溶液中浸泡5～10min。或，组装金属离子电容器的过程为：在氩气保护的手套箱中，将正极片、隔膜和负极片依次叠加，组成紧密结构，注入电解液。9.权利要求1-6任一项所述的金属离子电容器在制备储能领域中的应用。10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述储能器件用于消费电子产品、电动汽车、风力发电、轨道交通或重型机械。

技术总结
本发明属于超级电容器技术领域，具体涉及一种预锂化炭负极材料在钠离子电容器和钾离子电容器中的应用。该金属离子电容器由正极片、负极片、隔膜及电解液组成，所述负极片包括负极集流体和负极活性材料，负极活性材料包括内部的炭材料和位于炭材料表面的含锂SEI层；所述正极材料为活性炭。本发明制备的金属离子电容器可以同时具有与传统金属离子电容器相当的功率密度和能量密度，且制备工艺简单，安全性能更好，有利于工业化生产。有利于工业化生产。有利于工业化生产。


技术研发人员：王儒涛 刘清媛 朱春艳 陈健超 张树贤
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：2022.03.21
技术公布日：2022/6/7