[發明專利]一種離子電容器負極材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011372223.2
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112614703B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 張全生;蔣文蘋;閔凡奇;楊旸;孫媛鈺;黃之灝;張小展;黨國舉
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: H01G11/50
• 分類號: H01G11/50;H01G11/06;H01G11/86
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

1.一種離子電容器負極材料的制備方法，其特征在于，該方法為以下步驟：

（1）將偏磷酸鹽與炭基負極材料混勻；再通過固相法進行偏磷酸鹽包覆炭基負極材料，制備成活性材料，然后將活性材料與導電劑、粘結劑和集流體混合，制備成負極材料；所述的偏磷酸鹽為偏磷酸鋰；所述的炭基負極材料為硬碳；偏磷酸鹽在負極電極材料中的質量含量為1-3%；所述的導電劑為石墨烯，碳納米管，導電炭黑，石墨導電劑，碳纖維類導電劑；所述的混勻，是將偏磷酸鹽與炭基負極材料采用乙醇溶液混合后以球磨或砂磨方式進行濕法混勻，球磨或砂磨的時間為2-18 h；

所述的固相法是在氬氣氣氛下，以2-10℃/min的溫升速率升溫至400-800℃，煅燒2-10h，再在氬氣氣氛下自然冷卻至室溫；

（2）將負極材料與隔膜、電解液和鋰片組裝成扣式半電池，以小倍率電流進行金屬元素的電化學方法預鑲嵌，得到離子電容器負極材料；

所述的電化學方法包括三次循環充放電；所述的三次循環充放電中：組裝成半電池，充放電倍率為0.05 C，充放電截止電壓為0.05-3 V。

2.根據權利要求1所述的一種離子電容器負極材料的制備方法，其特征在于，

所述的粘結劑為聚乙烯醇(PVA)、聚四氟乙烯(PTFE)、羧甲基纖維素鈉(CMC)、烯烴類、聚偏氟乙烯/N-甲基吡咯烷酮(PVDF/NMP)；

所述的集流體為鋁集流體、銅集流體、鎳集流體、不銹鋼集流體、碳集流體或復合集流體；

所述的電解液為鋰鹽的有機溶液；所述的鋰鹽為高氯酸鋰、六氟磷酸鋰或四氟硼酸鋰，電解液中的有機溶劑為碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸乙酯、碳酸二甲酯或碳酸甲乙酯；

所述的隔膜為Celgard隔膜或纖維素紙隔膜。

3.根據權利要求1所述的一種離子電容器負極材料的制備方法，其特征在于，所述的離子電容器包括鋰離子電容器，鈉離子電容器、鎂離子電容器、鋁離子電容器、鋅離子電容器或鈣離子電容器。

4.一種如權利要求1-3任一項所述的方法制作的離子電容器負極材料。

5.一種如權利要求4所述的離子電容器負極材料的應用，其特征在于，該負極材料與正極活性材料、電解液和隔膜組裝成離子電容器；

所述的正極活性材料包括多孔炭基材料或導電聚合物，以及導電劑、粘結劑和集流體；所述的多孔炭基材料為活性炭纖維、活性炭粉末、碳納米管或石墨烯，或者為磷酸鐵鋰、磷酸鐵錳鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、鎳鈷錳鋁酸鋰或鈷酸鋰中的一種與活性炭纖維、活性炭粉末、碳納米管或石墨烯中的一種的混合物；所述的導電聚合物為聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩及其衍生物；所述的導電劑為石墨烯，碳納米管，導電炭黑，石墨導電劑，碳纖維類導電劑；所述的粘結劑為聚乙烯醇(PVA)、聚四氟乙烯(PTFE)、羧甲基纖維素鈉(CMC)、烯烴類、聚偏氟乙烯/N-甲基吡咯烷酮(PVDF/NMP)；所述的集流體為鋁集流體、銅集流體、鎳集流體、不銹鋼集流體、碳集流體或復合集流體；

所述的電解液為鋰鹽的有機溶液；所述的鋰鹽為高氯酸鋰、六氟磷酸鋰或四氟硼酸鋰，電解液中的有機溶劑為碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸乙酯、碳酸二甲酯或碳酸甲乙酯；

所述的隔膜為Celgard隔膜或纖維素紙隔膜。