一种软包锂离子电容器的制备工艺的制作方法

本发明涉及电化学储能元器件，尤其涉及ipc h01g11/50领域，更具体的，涉及一种软包锂离子电容器的制备工艺。

背景技术：

1、锂离子电容器作为一种新型的超级电容器，结合了超级电容器和锂离子电池的优点，具有更高的能量密度，并保持了高功率和长循环寿命等优点。但是由于采用了四氟硼酸锂或者六氟磷酸锂作为电解质盐，因此在锂离子电容器充放电过程中仍存在锂枝晶析出的风险。锂离子电池负极一般采用石墨化碳，这种负极材料化成时的首次效率更低，仅有80％左右。随着锂离子电容器应用的不断发展，急需解决这些技术问题，进一步提升其性能，拓展市场应用。其中软包单体使用铝塑膜作为包装，和金属外壳的电芯相比，软包结构具有较高的质量比能量；但目前软包单体仍存在一些不足之处，如：极片之间的受力较小，导致贴合度较差，所以在使用过程中，容易造成极片之间的接触内阻增大，影响循环寿命和安全性，析出锂枝晶等不良反应。

2、目前一般通过优化锂离子电容器的制造工艺、优化电极涂布和成型工艺、增强电极与电解液的接触、提高电极的电导率等手段，以优化电极的化学反应和离子传输过程，或者通过控制化成过程条件：调整化成过程中温度、电流密度、电解液浓度等参数，从而提高化成效率。但这些方法一般对化成的温度要求很高，能耗非常大，同时对于工艺参数的要求较高。

3、cn114156094b公开了一种提高锂离子电容器负极循环寿命的化成方法，旨在形成稳定可靠的固态电解质界面层(solid electrolyte interphase,sei)，从而提升锂离子电容倍率与寿命。该发明通过采用特定电压恒压化成方法对sei的结构和形貌进行控制。其中，特定电压(相对于金属锂电位为0.1至0.01v)为sei无机层中碳酸锂生长的高过电位。对于工艺参数的要求较高，实施起来比较复杂。

技术实现思路

1、本发明提供了一种软包锂离子电容器的制备工艺，包括以下步骤：

2、步骤一，将正极片、负极片和隔膜组装成电芯，然后将电芯装入包装袋中，干燥之后进行注液、静置并封口；

3、步骤二，将步骤一得到的电芯进行热压操作；

4、步骤三，将热压后的电芯进行冷压操作；

5、步骤四，将冷压后的电芯放置于化成机中进行化成操作；

6、步骤五，将化成后的电芯切除气袋并二次封口，即得。

7、所述热压操作中，所述电芯正反面均匀受压。

8、所述热压操作中，在电芯表面施加的压力为0.1～1.5mpa。

9、优选的，所述热压操作中，在电芯表面施加的压力为0.3～1mpa。

10、优选的，所述热压操作中，在电芯表面施加的压力包括以下压力值：0.4mpa、0.5mpa、0.6mpa、0.7mpa、0.8mpa、0.9mpa。

11、所述热压操作中，电芯表面的温度为40～70℃，热压的时间为10～300s。

12、优选的，所述热压的时间为40-100s。

13、所述冷压操作中，在电芯表面施加的压力为0.1～1.5mpa。

14、优选的，所述冷压操作中，在电芯表面施加的压力为0.3～1mpa。

15、所述冷压操作中，电芯表面的温度为0～40℃，冷压的时间为10～60s。

16、优选的，所述冷压操作中，电芯表面的温度为0～25℃，冷压的时间为10～50s。

17、进一步优选的，所述冷压操作中，电芯表面的温度为10～25℃，冷压的时间为10～40s。

18、本申请研究发现，通过在化成充放电之前，对单体进行应压力和温度的调节，在电芯表面施加的压力为0.1～1.5mpa，电芯表面的温度为40～70℃，热压的时间为10～300s。解决化成过程中的锂枝晶析出问题，可能是特定热压条件下去除极片中间以及极片和隔膜之间产生局部气泡，进而避免了四氟硼酸锂或者六氟磷酸锂作为电解质盐，锂离子电容器充放电过程中仍存在锂枝晶析出的风险。而本申请通过特定的冷压工艺，并配合特定的化成工艺，进一步提高了锂离子电容器的比能量、安全性和循环寿命。

19、所述化成操作中，在电芯表面施加的压力为0～1.5mpa。

20、优选的，所述化成操作中，在电芯表面施加的压力为0～0.1mpa。

21、优选的，所述化成操作中，在电芯表面施加的压力为0～0.04mpa。

22、所述化成的温度为20～80℃。

23、优选的，所述化成的温度包括以下温度值：30℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃。

24、所述化成的充电电流为0.05～0.5c。

25、优选的，所述化成的充电电流为0.05～0.2c。

26、所述化成的充电具体步骤包括：用0.05～0.08c充电至40～60％ soc(荷电状态)，再以0.1～0.5c充电至100％ soc。

27、优选的，所述化成的充电具体步骤包括：用0.05～0.07c充电至40～60％ soc，再以0.1～0.2c充电至100％ soc。

28、有益效果

29、1.通过在化成充放电之前，对单体进行应压力和温度的调节，可以解决化成过程中的锂枝晶析出问题。

30、2.通过在化成过程中进行温度、压力和电流的调节，可以提升化成效率。

31、3.先对电芯进行热压，在进行冷压，两者的结合提高锂离子电容器的比能量、安全性和循环寿命。

32、4.整个过程简单高效，实施效果显著，所需温度较低，和锂离子电池的高温化成相比，接近常温，不仅减少了生产能耗，降低了制造成本，而且有效解决了化成过程中的锂枝晶析出问题，提高了化成效率，释放了极片在充电过程中产生的应力。

技术特征：

1.一种软包锂离子电容器的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的软包锂离子电容器的制备工艺，其特征在于，所述热压操作中，在电芯表面施加的压力为0.1～1.5mpa。

3.根据权利要求2所述的软包锂离子电容器的制备工艺，其特征在于，所述热压操作中，在电芯表面施加的压力为0.3～1mpa。

4.根据权利要求3所述的软包锂离子电容器的制备工艺，其特征在于，所述热压操作中，电芯表面的温度为40～70℃，热压的时间为10～300s。

5.根据权利要求3或4所述的软包锂离子电容器的制备工艺，其特征在于，所述冷压操作中，在电芯表面施加的压力为0.1～1.5mpa。

6.根据权利要求5所述的软包锂离子电容器的制备工艺，其特征在于，所述冷压操作中，电芯表面的温度为0～40℃，冷压的时间为10～60s。

7.根据权利要求1或6所述的软包锂离子电容器的制备工艺，其特征在于，所述化成操作中，在电芯表面施加的压力为0～1.5mpa。

8.根据权利要求7所述的软包锂离子电容器的制备工艺，其特征在于，所述化成的温度为20～80℃。

9.根据权利要求8所述的软包锂离子电容器的制备工艺，其特征在于，所述化成的充电电流为0.05～0.5c。

10.根据权利要求9所述的软包锂离子电容器的制备工艺，其特征在于，所述化成的充电具体步骤包括：用0.05～0.08c充电至40～60％soc，再以0.1～0.5c充电至100％soc。

技术总结本发明涉及电化学储能元器件技术领域，更具体的，涉及一种软包锂离子电容器的制备工艺。包括以下步骤：步骤一，将正极片、负极片和隔膜组装成电芯，然后将电芯装入包装袋中，干燥之后进行注液、静置并封口；步骤二，将步骤一得到的电芯进行热压操作；步骤三，将热压后的电芯进行冷压操作；步骤四，将冷压后的电芯放置于化成机中进行化成操作；步骤五，将化成后的电芯切除气袋并二次封口，即得。在化成充放电之前，对单体进行热压和冷压操作，去除极片中间的气体或者小气泡，解决化成过程中的锂枝晶析出问题，在化成过程中进行温度、压力和电流的调节，提升化成效率，通过两者的结合提高锂离子超级电容器的比能量、安全性和循环寿命。技术研发人员：吴明霞,张灿,谢胜男,安仲勋,黄廷立,华黎受保护的技术使用者：上海奥威科技开发有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29