[發明專利]釩酸鋰/硬碳復合材料、負極、鋰離子電容器及方法

在審

• 申請號: 202211729625.2
• 申請日: 2022-12-30
• 公開（公告）號: CN116053048A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 申來法;任正鴻
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/50;H01G11/32;H01G11/06;H01G11/86;H01G11/26
• 代理公司: 北京深川專利代理事務所(普通合伙) 16058
• 代理人: 吳曉丹

本申請實施例提供了一種釩酸鋰/硬碳復合材料、負極、鋰離子電容器及方法，所述釩酸鋰/硬碳復合材料包括均勻混合的釩酸鋰材料和硬碳材料，所述釩酸鋰材料和所述硬碳材料的質量比為7:3～3:7。本申請實施例制備的釩酸鋰/硬碳復合材料應用于鋰離子電容器負極時，釩酸鋰可保證材料具有高離子電導率，而硬碳可以保證材料具有高電子電導率，二者結合可以大幅提升材料負極反應動力學，因此該釩酸鋰/硬碳復合材料應用于鋰離子電容器負極具有優異的電化學性能。

技術領域

本申請涉及鋰離子電容器技術領域，具體地涉及一種釩酸鋰/硬碳復合材料、負極、鋰離子電容器及方法。

背景技術

鋰離子電池和超級電容器是電化學儲能體系中代表性兩項技術。其中，鋰離子電池具有高能量密度(100-200Wh?kg^-1)、高工作電壓和無記憶效應等優點，但是它主要受限低的功率密度和較短的循環壽命(小于4000圈)。與之相反的是超級電容器，超級電容器具有高功率密度，長循環穩定性和高安全性，但是大多數商用的超級電容器能量密度通常小于10Wh?kg^-1，這極大限制了它的實際應用。鋰離子電容器分別以電池型材料與電容型材料為兩電極，兼具能量密度高、功率密度大、循環穩定性好等優勢，有望應用于電力交通工具，新能源存儲，便攜式電子設備等領域。

目前，鋰離子電容器常用的負極材料為石墨，但是，石墨的固有結構與儲能機理導致其電化學性能較差，因此，一種性能更優的鋰離子電容器負極材料亟待出現。

發明內容

有鑒于此，本申請提供一種釩酸鋰/硬碳復合材料、負極、鋰離子電容器及方法，以利于解決現有技術中鋰離子電容器的負極材料的電化學性能較差的問題。

第一方面，本申請實施例提供了一種釩酸鋰/硬碳復合材料，包括：

均勻混合的釩酸鋰材料和硬碳材料，所述釩酸鋰材料和所述硬碳材料的質量比為7:3～3:7。當釩酸鋰材料含量過高時，復合材料導電性會變差，進而導致倍率性能變差，而當硬碳含量過高時，復合材料的容量降低，并且循環壽命也變短。

第二方面，本申請實施例提供了一種釩酸鋰/硬碳復合材料的制備方法，包括：

制備釩酸鋰材料；

制備硬碳材料；

將所述釩酸鋰材料和所述硬碳材料按照質量比7:3～3:7的比例均勻混合，獲得釩酸鋰/硬碳復合材料。

在一種可能的實現方式中，所述將所述釩酸鋰材料和所述硬碳材料按照質量比7:3～3:7的比例均勻混合，獲得釩酸鋰/硬碳復合材料，包括：

將所述釩酸鋰材料和所述硬碳材料按照質量比7:3～3:7的比例混合球磨，獲得釩酸鋰/硬碳復合材料，所述球磨轉速為8000～11000r/min，所述球磨時間為2～6h。球磨時間過短會導致材料混合不均勻，從而使復合材料均一性受到影響。球磨時間過長則導致材料微觀結構受到一定破壞，影響材料整體性能。

在一種可能的實現方式中，所述制備釩酸鋰材料，包括：

將V₂O₅、GeO₂與含鋰的鹽的水溶液混合，獲得混合液，其中，所述V₂O₅和所述GeO₂的摩爾之比為1:1.1～1:4.5，鍺源含量少時釩酸鋰的相態會發生改變，導致材料離子電導性大幅降低，鍺源含量過高時材料容量會大幅下降；

將所述混合液蒸干后在保護性氣氛下煅燒，獲得釩酸鋰材料。

在一種可能的實現方式中，所述含鋰的鹽包括氫氧化鋰、草酸鋰和/或碳酸鋰。