[發(fā)明專利]Li6CoO4預(yù)鋰化劑及鋰離子電容器的制備方法及鋰離子電容器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710823876.X
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN107658138B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭華軍;楊哲偉;王志興;李新海;王接喜;彭文杰;胡啟陽;郭云濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: H01G11/06
• 分類號: H01G11/06;H01G11/84
• 代理公司: 長沙朕揚(yáng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 何湘玲

一種Li₆CoO₄預(yù)鋰化劑的制備方法，包括以下步驟：(1)將鈷鹽溶于無水乙醇中，加入脂肪酸，超聲混合均勻后置于高壓反應(yīng)釜中反應(yīng)，隨后冷卻，再洗滌、過濾、干燥后得到納米CoO；(2)將步驟(1)中得到的納米CoO和Li₂O混合均勻后進(jìn)行球磨，隨后在惰性氣體氛圍中燒結(jié)，冷卻后得到Li₆CoO₄。本發(fā)明還提供一種采用Li₆CoO₄預(yù)鋰化的鋰離子電容器的制備方法。本發(fā)明中Li₆CoO₄對環(huán)境要求不苛刻，可以和正極材料一起進(jìn)行涂覆，操作簡單，負(fù)極極片的預(yù)鋰化程度可控，效果明顯，并且可在現(xiàn)有鋰電制造條件下實(shí)現(xiàn)，可大大降低生產(chǎn)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于儲能器件領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電容器及預(yù)鋰化劑的制備方法及電容器。

背景技術(shù)

鋰離子電容器具有比雙電層電容器更高的能量密度及比鋰電池更高的功率密度，在新興能源領(lǐng)域如風(fēng)力發(fā)電、電動汽車、發(fā)電工業(yè)設(shè)備等方面有著巨大的應(yīng)用潛力。預(yù)鋰化技術(shù)是鋰離子電容器的核心技術(shù)，也是公認(rèn)的技術(shù)難點(diǎn)。目前，鋰電容中常用的預(yù)鋰化技術(shù)主要為負(fù)極噴涂鋰粉法，雖然這種方法工藝相對簡易，但存在金屬鋰?yán)貌怀浞帧⒀a(bǔ)償量難控制、混漿不均致局部鋰化過多等問題。因此，開發(fā)出簡單、高效的預(yù)鋰化技術(shù)具有極其重要的意義。

Li₆CoO₄具有非常高的比容量，理論容量大于985mAh·g^-1，另外其首次充放電效率低，因此可以利用其首次不可逆容量，實(shí)現(xiàn)對鋰電容的預(yù)鋰化。但是傳統(tǒng)合成方法制備的Li₆CoO₄的容量較低，主要是由于前驅(qū)體的尺寸過大，導(dǎo)致最終合成的Li₆CoO₄的粒徑過大，影響 Li₆CoO₄的電化學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服以上背景技術(shù)中提到的不足和缺陷，提供一種能量密度高、操作簡單的采用Li₆CoO₄預(yù)鋰化的鋰離子電容器及預(yù)鋰化劑的制備方法，并相應(yīng)提供其制備得到的鋰離子電容器。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種Li₆CoO₄預(yù)鋰化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鈷鹽溶于無水乙醇中，加入脂肪酸，超聲混合均勻后置于高壓反應(yīng)釜中反應(yīng)，隨后冷卻，再洗滌、過濾、干燥后得到納米CoO；

(2)將步驟(1)中得到的納米CoO和Li₂O混合均勻后進(jìn)行球磨，隨后在惰性氣體氛圍中燒結(jié)，冷卻后得到Li₆CoO₄。

上述Li₆CoO₄預(yù)鋰化劑的制備方法中，優(yōu)選的，所述鈷鹽為氯化鈷、硝酸鈷、硫酸鈷和乙酸鈷中的一種或幾種，所述鈷離子的濃度為0.05～0.5moL·L^-1，所述脂肪酸為油酸、棕櫚酸、亞油酸和硬脂酸中的一種或幾種，所述無水乙醇與脂肪酸的體積比為5～20：1。油酸是一種弱酸，油酸分子可以電離出油酸根和氫離子，油酸根離子能與鈷離子形成絡(luò)合物，最后在溶劑熱條件下與乙醇分子發(fā)生酯化反應(yīng)生成CoO實(shí)心納米球，上述這樣的比例能夠形成粒徑更小的顆粒，可以增大材料的比表面積。

上述Li₆CoO₄預(yù)鋰化劑的制備方法中，優(yōu)選的，所述納米CoO的粒徑為100～300nm，所述Li₂O和納米CoO的摩爾比為2～5:1，更優(yōu)選的為3:1。