本發(fā)明涉及一種電化學(xué)儲能器件，特別涉及一種鋰離子電容器正極片及使用該正極片的鋰離子電容器。

背景技術(shù)：
隨著社會的發(fā)展，人類即面臨著煤、石油等不可再生能源的日益枯竭，也面臨著嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。以太陽能、風(fēng)能等為代表的新能源領(lǐng)域，以及采用高性能儲能元器件代替石油驅(qū)動汽車以實現(xiàn)減排的電動汽車行業(yè)，對儲能裝置的能量密度、功率密度和使用壽命提出了更加深刻的要求。鋰離子電容器是一種新型儲能器件，正極與負(fù)極充放電原理不同。在設(shè)計上采用了雙電層電容器和電化學(xué)儲鋰的原理，在構(gòu)造上采用了鋰離子電池的負(fù)極材料與雙電層電容器的正極材料之組合（即負(fù)極采用石墨等儲鋰炭材料，正極采用活性炭）；鋰離子電容器的工作電壓（2.0～4.0V）可以與鋰離子電池相媲美，從而大大提高了電容器的能量密度（30Wh/kg）；鋰離子電容器具有與雙電層電容器相似的快速充電速度，而能量密度卻遠(yuǎn)高于雙電層電容器（<5Wh/kg），自放電也?。幌啾蠕囯x子電池，鋰離子電容器的安全性也更高。在太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、電動汽車、不間斷電源系統(tǒng)(UPS)、建設(shè)工程電梯等領(lǐng)域中，展示了很好的應(yīng)用前景。以往的專利文獻(xiàn)中（CN102746805A）披露采用活性炭作為正極材料時，為了降低活性材料與集流體之間的接觸電阻，往往預(yù)先向集流體上涂覆一層導(dǎo)電材料，這樣一來，不僅工藝復(fù)雜，還降低了鋰離子電容器的能量密度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了解決上述存在的問題，提供了一種鋰離子電容器器正極片及使用該正極片的鋰離子電容器。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種鋰離子電容器正極片，該鋰離子正極片包括活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、集流體。所述的鋰離子電容器正極片，活性材料為表面功能化石墨烯、納米活化石墨烯材料、石墨烯/金屬氮化物復(fù)合材料。所述的鋰離子電容器正極片，集流體為開孔率30~50%的可以自由穿梭鋰離子的多孔集流體，包括多孔鋁箔、多孔不銹鋼網(wǎng)，優(yōu)選多孔鋁箔。所述的鋰離子電容器正極片，表面功能化石墨烯材料的表面氮原子所占原子比例為1~10%，石墨烯片層數(shù)為1~20層。所述的鋰離子電容器正極片，納米多孔石墨烯材料的比表面積為300~2500m2/g。所述的鋰離子電容器正極片，石墨烯/金屬氮化物復(fù)合物中，金屬氮化物在復(fù)合物的所占質(zhì)量比例為5%~30wt%。該發(fā)明利用上述的正極片制備的鋰離子電容器，包括正極、負(fù)極、隔膜、電解液及具有可以實現(xiàn)向負(fù)極預(yù)嵌鋰功能的輔助電極。所述的鋰離子電容器，負(fù)極材料采用人造石墨，石墨化中間相炭微球、改性天然石墨、石墨化炭纖維、軟炭、硬碳。所述的鋰離子電容器，其內(nèi)部構(gòu)造形式為輔助電極/隔膜/負(fù)極/隔膜/正極/隔膜/負(fù)極/隔膜/正極/隔膜/負(fù)極……，且負(fù)極總是把正極包住，電容器單元結(jié)構(gòu)既可以是疊片式，也可以是卷繞式。所述的鋰離子電容器，輔助電極向負(fù)極預(yù)嵌鋰的容量占負(fù)極活性材料可以最大嵌鋰容量的20~80%。所述的鋰離子電容器，正極與負(fù)極上活性物質(zhì)的面密度為3~10mg/cm2，正極與負(fù)極極片上活性物質(zhì)質(zhì)量之比為1~5：1。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：正極采用表面功能化石墨烯、納米活化石墨烯材料、石墨烯/金屬氮化物復(fù)合材料，這些材料具有比表面積高、吸附電荷容量高、導(dǎo)電性好的諸多優(yōu)點，構(gòu)成的鋰離子電容器，工作電壓高達(dá)4V，可以有效提高鋰離子電容器的能量密度和功率密度，可廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、電動汽車、不間斷電源等新能源領(lǐng)域。附圖說明圖1采用表面含氮原子含量為5%、石墨烯層數(shù)在5~15層的功能石墨烯作為正極、改性天然石墨作為負(fù)極，構(gòu)成的鋰離子電容器充放電曲線。圖2采用比表面積為2300m2/g的多孔石墨烯材料作為正極、石墨化中間相炭微球作為負(fù)極，構(gòu)成的鋰離子電容器的充放電曲線。圖3采用石墨烯/氮化鈦（氮化鈦的含量為15wt%）復(fù)合材料作為正極、人造石墨作為負(fù)極，構(gòu)成的鋰離子電容器的充放電曲線。具體實施方式下面通過實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。實施例1正極極片的制作：稱取表面含氮原子含量為5%、石墨烯層數(shù)在5~15層的功能石墨烯（GNS）、聚偏氟二乙烯（PVDF）粘結(jié)劑的N-基-2-基吡咯烷酮溶液、導(dǎo)電劑SuperP，按質(zhì)量比GNS:PVDF:SuperP=85:5:10將三者混合成均勻的漿料，將該漿料均勻的涂覆于開孔率為30%的鋁箔集流體上，漿料的在極片上的面密度為5mg/cm2，極片尺寸為3cm×5cm，焊接上鋁帶極耳。負(fù)極極片的制作：稱取改性天然石墨（G）、丁苯橡膠乳液（SBR）/羧甲基纖維素鈉（CMC）、導(dǎo)電劑SuperP，按質(zhì)量比G:SBR:CMC:SuperP=92:3.5:1.5:3將其混合成均勻的漿料，將該漿料均勻的涂覆于開孔率為50%的銅箔集流體上，漿料在極片上的面密度為5mg/cm2，極片尺寸為3cm×5cm，并焊接上鎳帶極耳。輔助電極的制作：將厚度為100微米、尺寸為3cm×5cm的金屬鋰片，壓實與不銹鋼網(wǎng)上，并焊接上鎳帶極耳。用厚度為25微米的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三層微孔膜作為隔膜。電解液采用1mol/L的LiPF6溶于溶劑體積比為EC:DEC:DMC=1:1:1的溶液。按照輔助電極/隔膜/負(fù)極/隔膜/正極/隔膜/負(fù)極的順序，按照疊片方式構(gòu)成電容器單元，將兩個負(fù)極極耳焊接在一起，置于鋁塑殼體中，封裝。負(fù)極預(yù)嵌鋰方法：將輔助電極與負(fù)極構(gòu)成回路，采用0.02C倍率的電流，向負(fù)極中嵌鋰，嵌鋰量為改性天然石墨實際可以最大嵌鋰量的60%。鋰離子電容器充放電測試：預(yù)嵌鋰完畢后，將正極、負(fù)極構(gòu)成回路，采用1C倍率電流進(jìn)行充放電，電壓范圍為2~4V，附圖1為其充放電曲線，結(jié)果表明，該鋰離子電容器的基于兩極活性物質(zhì)量之和的能量密度達(dá)78Wh/kg，10C/1C容量大于93%。實施例2正極極片的制作：將實施例1中功能石墨烯換做比表面積為2300m2/g的多孔石墨烯材料，正極片其余制作過程與實施例1相同。負(fù)極片的制作：將實施例1中改性天然石墨換做石墨化中間相炭微球，負(fù)極片其余制作過程與實施例1相同。電解液與隔膜采用與實施例1相同的體系。按照輔助電極/隔膜/負(fù)極/隔膜/正極/隔膜/負(fù)極的順序，按照疊片方式構(gòu)成電容器單元，將兩個負(fù)極極耳焊接在一起，置于鋁塑殼體中，封裝。負(fù)極預(yù)嵌鋰方法：將輔助電極與負(fù)極構(gòu)成回路，采用0.02C倍率的電流，向負(fù)極中嵌鋰，嵌鋰量為石墨化中間相炭微球?qū)嶋H可以最大嵌鋰量的80%。鋰離子電容器充放電測試：預(yù)嵌鋰完畢后，將正極、負(fù)極構(gòu)成回路，采用1C倍率電流進(jìn)行充放電，電壓范圍為2~4V，附圖2為其充放電曲線，結(jié)果表明，該鋰離子電容器的基于兩極活性物質(zhì)量之和的能量密度達(dá)81Wh/kg，10C/1C容量大于96%。實施例3正極極片的制作：將實施例1中功能石墨烯換做石墨烯/氮化鈦（氮化鈦的含量為15wt%）復(fù)合材料，正極片其余制作過程與實施例1相同。負(fù)極片的制作：將實施例1中改性天然石墨換做人造石墨材料，負(fù)極片其余制作過程與實施例1相同。電解液與隔膜采用與實施例1相同的體系。按照輔助電極/隔膜/負(fù)極/隔膜/正極/隔膜/負(fù)極的順序，按照疊片方式構(gòu)成電容器單元，將兩個負(fù)極極耳焊接在一起，置于鋁塑殼體中，封裝。負(fù)極預(yù)嵌鋰方法：將輔助電極與負(fù)極構(gòu)成回路，采用0.02C倍率的電流，向負(fù)極中嵌鋰，嵌鋰量為人造石墨實際可以最大嵌鋰量的70%。鋰離子電容器充放電測試：預(yù)嵌鋰完畢后，將正極、負(fù)極構(gòu)成回路，采用1C倍率電流進(jìn)行充放電，電壓范圍為2~4V，附圖3為其充放電曲線，結(jié)果表明，該鋰離子電容器的基于兩極活性物質(zhì)量之和的能量密度達(dá)96Wh/kg，10C/1C容量大于96.5%。