CN115116760A - 碳-氧化锂复合电极材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碳‑氧化锂复合电极材料及其制备和应用。碳‑氧化锂复合电极材料的制备方法包括如下步骤：将活性碳与锂源混合，得到第一混合物；其中，锂源为草酸锂、碳酸锂、方酸锂以及硝酸锂中的至少一种。在保护气体氛围内，对第一混合物进行热处理，热处理的温度为600℃～800℃。该制备方法中，通过对活性碳和锂源的质量比进行控制即可以对复合电极材料的补锂量进行控制。与传统的预锂化相比，该制备方法有效降低了补锂量的控制难度，同时还能够提高补锂量的准确性。另外，该制备方法中，通过二氧化碳的活化，可以提高复合电极材料的电容容量，进而提高复合电极材料的能量密度。
Description
技术领域
本发明涉及锂电储能技术领域，尤其是涉及一种碳-氧化锂复合电极材料及其制备和应用。
背景技术
锂离子电容器兼具锂离子电池的高能量密度和超级电容器的高功率、长寿命的特点，目前在大功率充放电、风力发电以及不间断电源(UPS)等领域具有较为广泛的应用。通常情况下，锂离子电容器采用活性碳作为正极，石墨等作为负极。在充放电过程中，电解液中的锂离子在负极处进行嵌入/脱出，电解液中的阴离子在正极处进行吸附/脱附形成双电层。
锂离子电容器的电极活性材料中均不含锂，因此需要通过预锂化方式来引入锂源。通过在电极材料的制备过程中，对电极材料进行预锂化可以提高锂离子电容器的电压，从而提高锂离子电容器的能量密度。在传统的预锂化过程中，往往会通过引入锂粉、锂带或者预锂化剂等方法来进行预锂化。这样的方式虽然能够取得较好的预锂化效果，但是都具有一定的局限性。比如，锂粉或锂带的反应活性高，使得预锂化过程难以控制，最终导致补锂量难以控制。而预锂化剂在反应之后的产物多为惰性的，这样会对锂离子电容器的能量密度的提升带来一定的制约。
发明内容
基于此，有必要提供一种补锂量易于控制且能够提高能量密度的电极材料的制备方法，以及由所述制备方法得到的碳-氧化锂复合电极材料和应用。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
一种碳-氧化锂复合电极材料的制备方法，包括如下步骤：
将活性碳与锂源混合，得到第一混合物；其中，所述锂源为草酸锂、碳酸锂、方酸锂以及硝酸锂中的至少一种；
在保护气体氛围内，对所述第一混合物进行热处理，所述热处理的温度为600℃～800℃。
在其中一个实施例中，所述活性碳与所述锂源的质量比为1:0.5～1:5。
在其中一个实施例中，对所述第一混合物进行热处理时，以0.5℃/min～10℃/min的升温速率升温至600℃～800℃；和/或，
所述热处理的时间为1h～4h。
在其中一个实施例中，所述活性碳的制备方法包括如下步骤：
将碳前驱体与造孔剂混合，得到第二混合物；
在保护气体氛围内，对所述第二混合物进行碳化处理，所述碳化处理的温度为200℃～800℃。
在其中一个实施例中，所述碳前驱体与所述造孔剂的质量比为1:0.5～1:5。
在其中一个实施例中，对所述第二混合物进行碳化处理时，以0.5℃/min～10℃/min的升温速率升温至200℃～800℃；和/或，
所述碳化处理的时间为1h～4h。
在其中一个实施例中，所述碳前驱体为果壳、木材、羽毛、沥青以及煤中的至少一种；和/或，
所述造孔剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氯化锌以及磷酸中的至少一种。
一种碳-氧化锂复合电极材料，其颗粒包括碳基底和氧化锂纳米材料，所述氧化锂纳米材料自所述碳基底的表面伸出。
在其中一个实施例中，所述氧化锂纳米材料的形状为线状、管状、片状以及长条状中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述氧化锂纳米材料占所述碳-氧化锂复合电极材料的质量百分数为15％～60％。
一种锂离子电容器，其正极材料包括上述任一实施例中所述的制备方法得到的碳-氧化锂复合电极材料；或者其正极材料包括上述任一实施例中所述的碳-氧化锂复合电极材料。
上述碳-氧化锂复合电极材料的制备方法包括如下步骤：将活性碳与锂源混合，得到第一混合物；其中，锂源为草酸锂、碳酸锂、方酸锂以及硝酸锂中的至少一种。在保护气体氛围内，对第一混合物进行热处理，热处理的温度为600℃～800℃。在上述制备方法中，将活性碳和锂源混合得到的混合物在600℃～800℃温度下进行热处理，热处理过程中产生氧化锂和二氧化碳，该产生的氧化锂和二氧化碳能够对复合电极材料分别起到预锂化和活化的作用。在上述制备方法中，通过对活性碳和锂源的质量比进行控制即可以对复合电极材料的补锂量进行控制。与传统的预锂化相比，上述制备方法有效降低了补锂量的控制难度，同时还能够提高补锂量的准确性。另外，在上述制备方法中，通过二氧化碳的活化，可以提高复合电极材料的电容容量，进而提高复合电极材料的能量密度。
上述碳-氧化锂复合电极材料的颗粒包括碳基底和氧化锂纳米材料，所述氧化锂纳米材料自所述碳基底的表面伸出。该复合电极材料具有较高的电容容量，将其应用到锂离子电容器中可以有效提高锂离子电容器的能量密度和功率密度。
附图说明
图1为本发明实施例1中得到的碳-氧化锂复合电极材料的电镜图；
图2为本发明对比例1中得到的电极材料的电镜图；
图3为本发明实施例1和对比例1中锂离子电容器的能量密度-功率密度曲线。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一实施例提供了一种碳-氧化锂复合电极材料的制备方法。该制备方法包括如下步骤：将活性碳与锂源混合，得到第一混合物；其中，锂源为草酸锂、碳酸锂、方酸锂以及硝酸锂中的至少一种。在保护气体氛围内，对第一混合物进行热处理，热处理的温度为600℃～800℃。在本实施例的制备方法中，将活性碳和锂源混合得到的混合物在600℃～800℃温度下进行热处理，热处理过程中产生氧化锂和二氧化碳，该产生的氧化锂和二氧化碳能够对复合电极材料分别起到预锂化和活化的作用。在本实施例的制备方法中，通过对活性碳和锂源的质量比进行控制即可以对复合电极材料的补锂量进行控制。与传统的预锂化相比，本实施例的制备方法有效降低了补锂量的控制难度，同时还能够提高补锂量的准确性。另外，在本实施例的制备方法中，通过二氧化碳的活化，可以提高复合电极材料的电容容量，进而提高复合电极材料的能量密度。可以理解的是，活性碳和锂源都可以是市售产品。
在一个具体的示例中，本发明另一实施例提供了一种碳-氧化锂复合电极材料的制备方法。该制备方法为：将活性碳与锂源混合，得到第一混合物；其中，锂源为草酸锂、碳酸锂、方酸锂以及硝酸锂中的至少一种。在保护气体氛围内，对第一混合物进行热处理，热处理的温度为600℃～800℃。热处理之后即得本实施例中的碳-氧化锂复合电极材料。
进一步地，在将活性碳与锂源混合时，活性碳和锂源的质量比能够有效控制对复合电极材料的补锂量。具体地，活性碳与锂源的质量比为1:0.5～1:5。可选地，活性碳与锂源的质量比为1:0.5～1:2。比如，活性碳与锂源的质量比为1:0.5、1:0.6、1:0.7、1:0.8、1:0.9、1:2、1:2.1、1:2.2、1:2.3、1:2.4、1:2.5、1:2.6、1:2.7、1:2.8、1:2.9、1:3、1:3.1、1:3.2、1:3.3、1:3.4、1:3.5、1:3.6、1:3.7、1:3.8、1:3.9、1:4、1:4.1、1:4.2、1:4.3、1:4.4、1:4.5、1:4.6、1:4.7、1:4.8、1:4.9、1:5。可以理解的是，在将活性碳锂源混合时，活性碳和锂源的质量比还可以在1:0.5～1:5范围内进行其他合适的选择。
再进一步地，将活性碳和锂源混合之后还包括如下步骤：对第一混合物进行研磨处理。研磨处理的方式可以是球磨等。具体地，研磨之后第一混合物的粒径为1μm～100μm。。
作为热处理的温度选择，热处理的温度可以是但不限定为600℃、610℃、620℃、630℃、640℃、650℃、660℃、670℃、680℃、690℃、700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、750℃、760℃、770℃、780℃、790℃或800℃。可以理解的是，热处理的温度还可以在600℃～800℃范围内进行其他合适的选择。
在一个具体的示例中，在对第一混合物进行热处理时，通常是将温度从基础温度升温至热处理温度，比如，将温度从室温升温至热处理温度。在此升温过程中，升温速率的大小对热处理的效果也具有较大的影响，升温速率过慢则导致升温时间长，生产效率低或者带来较多的副产物。而升温速率过大则可能会使第一混合物内部出现反应不均的问题，也不利于复合电极材料的提升。具体地，对第一混合物进行热处理时，以0.5℃/min～10℃/min的升温速率升温至600℃～800℃。即，对第一混合物进行热处理时，以0.5℃/min～10℃/min的升温速率升温至热处理的温度。可选地，升温速率为0.5℃/min、0.6℃/min、0.7℃/min、0.8℃/min、0.9℃/min、1℃/min、1.2℃/min、1.5℃/min、1.8℃/min、2℃/min、2.2℃/min、2.5℃/min、2.8℃/min、3℃/min、3.2℃/min、3.5℃/min、3.8℃/min、4℃/min、4.2℃/min、4.5℃/min、4.8℃/min、5℃/min、5.2℃/min、5.5℃/min、5.8℃/min、6℃/min、6.2℃/min、6.5℃/min、6.8℃/min、7℃/min、7.2℃/min、7.5℃/min、7.8℃/min、8℃/min、8.2℃/min、8.5℃/min、8.8℃/min、9℃/min、9.2℃/min、9.5℃/min、9.8℃/min或10℃/min。可以理解的是，升温速率还可以在0.5℃/min～10℃/min范围内进行其他合适的选择。
在一个具体的示例中，作为热处理的时间选择，热处理的时间为1h～4h。具体地，热处理的时间可以是但不限定为1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h、2h、2.1h、2.2h、2.3h、2.4h、2.5h、2.6h、2.7h、2.8h、2.9h、3h、3.1h、3.2h、3.3h、3.4h、3.5h、3.6h、3.7h、3.8h、3.9h、4h。当然，热处理的时间还可以在1h～4h范围内进行其他合适的选择。
可以理解的是，在保护气体氛围内，对第一混合物进行热处理。此时，保护气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气中的至少一种。
还可以理解的，热处理可以在管式炉中进行。即，将第一混合物置于管式炉中，在管式炉中对第一混合物进行热处理。具体地，将第一混合物置于管式炉中，设置加热程序，进而对第一混合物进行热处理。更具体地，设置加热程序时，升温速率为0.5℃/min～10℃/min，热处理温度为600℃～800℃。
还可以理解的是，进行热处理之后还包括如下步骤：对热处理之后的第一混合物进行清洗。具体地，对热处理之后的第一混合物进行清洗至清洗液为中性。再具体地，对热处理之后的第一混合物依次采用稀酸溶液和水进行清洗至水为中性。更具体地，对热处理之后的第一混合物采用稀酸和水进行循环清洗至水为中性。更更具体地，稀酸溶液可以是稀硝酸、稀硫酸、稀盐酸等。当然，对热处理之后的第一混合物进行清洗之后，还包括对第一混合物进行过滤、干燥的步骤。
在一个具体的示例中，活性碳的制备方法包括如下步骤：将碳前驱体与造孔剂混合，得到第二混合物。在保护气体氛围内，对第二混合物进行碳化处理，碳化处理的温度为200℃～800℃。可选地，碳化处理的温度可以是但不限定为200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃、380℃、390℃、400℃、410℃、420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、470℃、480℃、490℃、500℃、510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃、590℃、600℃、610℃、620℃、630℃、640℃、650℃、660℃、670℃、680℃、690℃、700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、750℃、760℃、770℃、780℃、790℃、800℃。可以理解的是，碳化处理的温度还可以在200℃～800℃范围内进行其他合适的选择。
进一步地，在将碳前驱体与造孔剂混合时，碳前驱体和造孔剂的质量比为1:0.5～1:5。比如，碳前驱体和造孔剂的质量比为1:0.5、1:0.6、1:0.7、1:0.8、1:0.9、1:2、1:2.1、1:2.2、1:2.3、1:2.4、1:2.5、1:2.6、1:2.7、1:2.8、1:2.9、1:3、1:3.1、1:3.2、1:3.3、1:3.4、1:3.5、1:3.6、1:3.7、1:3.8、1:3.9、1:4、1:4.1、1:4.2、1:4.3、1:4.4、1:4.5、1:4.6、1:4.7、1:4.8、1:4.9、1:5。可以理解的是，在将碳前驱体与造孔剂混合时，碳前驱体和造孔剂的质量比还可以在1:0.5～1:5范围内进行其他合适的选择。
再进一步地，将碳前驱体和造孔剂混合之后还包括如下步骤：对第二混合物进行研磨处理。研磨处理的方式可以是球磨等。具体地，研磨之后第二混合物的粒径为1μm～100μm。
在一个具体的示例中，在对第二混合物进行碳化处理时，通常是将温度从基础温度升温至碳化温度，比如，将温度从室温升温至碳化温度。在此升温过程中，升温速率的大小对碳化处理的效果也具有较大的影响，升温速率过慢则导致升温时间长，生产效率低或者带来较多的副产物。而升温速率过大则可能会使第二混合物内部出现反应不均的问题，也不利于复合电极材料的提升。具体地，对第二混合物进行碳化处理时，以0.5℃/min～10℃/min的升温速率升温至200℃～800℃。即，对第二混合物进行碳化处理时，以0.5℃/min～10℃/min的升温速率升温至碳化处理的温度。可选地，升温速率为0.5℃/min、0.6℃/min、0.7℃/min、0.8℃/min、0.9℃/min、1℃/min、1.2℃/min、1.5℃/min、1.8℃/min、2℃/min、2.2℃/min、2.5℃/min、2.8℃/min、3℃/min、3.2℃/min、3.5℃/min、3.8℃/min、4℃/min、4.2℃/min、4.5℃/min、4.8℃/min、5℃/min、5.2℃/min、5.5℃/min、5.8℃/min、6℃/min、6.2℃/min、6.5℃/min、6.8℃/min、7℃/min、7.2℃/min、7.5℃/min、7.8℃/min、8℃/min、8.2℃/min、8.5℃/min、8.8℃/min、9℃/min、9.2℃/min、9.5℃/min、9.8℃/min或10℃/min。可以理解的是，升温速率还可以在0.5℃/min～10℃/min范围内进行其他合适的选择。
可以理解的是，在保护气体氛围内，对第二混合物进行碳化处理。此时，保护气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气中的至少一种。
还可以理解的，碳化处理可以在管式炉中进行。即，将第二混合物置于管式炉中，在管式炉中对第二混合物进行热处理。具体地，将第二混合物置于管式炉中，设置加热程序，进而对第二混合物进行碳化处理。更具体地，设置加热程序时，升温速率为0.5℃/min～10℃/min，碳化处理温度为200℃～800℃。
还可以理解的是，进行碳化处理之后还包括如下步骤：对碳化处理之后的第二混合物进行清洗。具体地，对碳化处理之后的第二混合物进行清洗至清洗液为中性。再具体地，对碳化处理之后的第二混合物依次采用稀酸溶液和水进行清洗至水为中性。更具体地，对碳化处理之后的第二混合物采用稀酸和水进行循环清洗至水为中性。更更具体地，稀酸溶液可以是稀硝酸、稀硫酸、稀盐酸等。当然，对热处理之后的第二混合物进行清洗之后，还包括对第二混合物进行过滤、干燥的步骤。
在一个具体的示例中，碳前驱体为果壳、木材、羽毛、沥青以及煤中的至少一种。此时，可以对废弃的碳前驱体进行回收利用。
在一个具体的示例中，造孔剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氯化锌以及磷酸中的至少一种。
可以理解的是，本发明中活性碳和锂源混合、热处理、碳前驱体与造孔剂混合、碳化处理都可以采用固体混合和固相反应的方式进行。
本发明还有一实施例提供了一种碳-氧化锂复合电极材料。该碳-氧化锂复合电极材料由上述碳-氧化锂复合电极材料的制备方法制备得到。
本发明还有一实施例提供了一种碳-氧化锂复合电极材料。该复合电极材料的颗粒包括碳基底和氧化锂纳米材料，氧化锂纳米材料自碳基底的表面伸出。该复合电极材料具有较高的电容容量，将其应用到锂离子电容器中可以有效提高锂离子电容器的能量密度和功率密度。
进一步地，氧化锂纳米材料的形状为线状、管状、片状以及长条状中的至少一种。
再进一步地，氧化锂纳米材料占碳-氧化锂复合电极材料的质量百分数为15％～60％。比如，氧化锂纳米材料占碳-氧化锂复合电极材料的质量百分数为15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％或60％等。可以理解的是，氧化锂纳米材料占碳-氧化锂复合电极材料的质量百分数还可以在15％～60％范围内做其他合适的选择。
本发明还有一实施例提供了一种上述制备方法得到的碳-氧化锂复合电极材料和/或上述制备方法得到的碳-氧化锂复合电极材料作为锂离子储能器件的正极材料的应用。
进一步地，本发明还有一实施例提供了一种上述制备方法得到的碳-氧化锂复合电极材料和/或上述制备方法得到的碳-氧化锂复合电极材料作为锂离子电容器的正极材料的应用。
再进一步地，本发明还有一实施例提供了一种锂离子电容器。该锂离子电容器的正极材料包括上述制备方法得到的碳-氧化锂复合电极材料；或者该锂离子电容器的正极材料包括上述碳-氧化锂复合电极材料。
以下为具体实施例。
实施例1
本实施例中碳-氧化锂复合电极材料的制备方法包括如下步骤：
S101：将废弃鸭毛用水清洗后烘干作为碳前驱体。然后将碳前驱体与氢氧化钾按照质量比为1:4混合，并研磨，研磨之后的混合物的粒径为1μm～100μm。
S102：将S101中研磨后的混合物置于管式炉中，在氩气氛围下，以5℃/min的升温速率升温至800℃，碳化处理时间为1h。
S103：将S102得到的产物采用稀硝酸和去离子水循环清洗，至清洗之后的去离子水为中性(pH＝7)，然后抽滤，在烘箱中干燥。
S104：将S103中得到的产物与草酸锂按质量比为1:1混合，并研磨，研磨之后的混合物的粒径为1μm～100μm。
S105：将S104中研磨后的产物置于管式炉中，在氩气氛围下，以5℃/min的升温速率升温至800℃，热处理时间为1h。
S106：将S105得到的产物采用稀硝酸和去离子水循环清洗，至清洗之后的去离子水为中性(pH＝7)，然后抽滤，在烘箱中干燥。干燥之后得到本实施例中的碳-氧化锂复合电极材料。该碳-氧化锂复合电极材料的电镜图如图1所示。经分析，该碳-氧化锂复合电极材料包括碳基底和自碳基底表面伸出的氧化锂纳米材料。
实施例2
与实施例1相比，本实施例的不同之处在于，S104：将S103中得到的产物与草酸锂按质量比为1:2混合，并研磨，研磨之后的混合物的粒径为1μm～100μm。
实施例3
与实施例1相比，本实施例的不同之处在于，S104：将S103中得到的产物与草酸锂按质量比为1:0.5混合，并研磨，研磨之后的混合物的粒径为1μm～100μm。
对比例1
本对比例中电极材料的制备方法包括如下步骤：
S101：将废弃鸭毛用水清洗后烘干作为碳前驱体。然后将碳前驱体与氢氧化钾按照质量比为1:4混合，并研磨，研磨之后的混合物的粒径为1μm～100μm。
S102：将S101中研磨后的混合物置于管式炉中，在氩气氛围下，以5℃/min的升温速率升温至800℃，碳化处理时间为1h。
S103：将S102得到的产物采用稀硝酸和去离子水循环清洗，至清洗之后的去离子水为中性(pH＝7)，然后抽滤，在烘箱中干燥。干燥之后得到本对比例中的电极材料。该电极材料的电镜图如图2所示。
对比例2
与实施例1相比，本对比例的不同之处在于，S102中热处理的温度为900℃。
测试例
S101：将实施例中得到的碳-氧化锂复合电极材料和对比例中得到的电极材料分别与导电炭黑和聚偏氟乙烯(PVDF)以质量比为8:1:1在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中溶解制成浆料，将浆料均匀涂敷在铝箔上，置于真空干燥箱中烘干，分别得到对应的正极极片。
S102：将石墨与导电炭黑和PVDF以质量比为8:1:1在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中溶解制成浆料，将浆料均匀涂敷在铜箔上，置于真空干燥箱中烘干，分别得到对应的负极极片。
S103：将S101和S102中得到的正极极片和负极极片组装成锂离子电容器，正极极片和负极极片的质量比为2:1。
对实施例和对比例对应得到的锂离子电容器和对比例对应得到的锂离子电容器分别进行能量密度和功率密度测试。测试结果如下表所示。其中实施例1和对比例1中对应的锂离子电容器的能量密度-功率密度曲线如图3所示。
| 最高能量密度(Wh/kg) | 最高功率密度(kW/kg) | |
| 实施例1 | 115.3 | 13.7 |
| 实施例2 | 131.6 | 9.3 |
| 实施例3 | 111.3 | 8.0 |
| 对比例1 | 40.4 | 1.2 |
| 对比例2 | 87.7 | 5.6 |
由图3可以看出，实施例1对应得到的锂离子电容器的最高能量密度为115.3Wh/kg，最高功率密度为13.7kW/kg。对比例1对应得到的锂离子电容器的最高能量密度为40.4Wh/kg，最高功率密度为1.2kW/kg。即，实施例1对应得到的锂离子电容器在能量密度和功率密度表现上均明显优于对比例1对应得到的锂离子电容器。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种碳-氧化锂复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将活性碳与锂源混合，得到第一混合物；其中，所述锂源为草酸锂、碳酸锂、方酸锂以及硝酸锂中的至少一种；
在保护气体氛围内，对所述第一混合物进行热处理，所述热处理的温度为600℃～800℃。
2.如权利要求1所述的碳-氧化锂复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述活性碳与所述锂源的质量比为1:0.5～1:5。
3.如权利要求1所述的碳-氧化锂复合电极材料的制备方法，其特征在于，对所述第一混合物进行热处理时，以0.5℃/min～10℃/min的升温速率升温至600℃～800℃；和/或，
所述热处理的时间为1h～4h。
4.如权利要求1～3中任一项所述的碳-氧化锂复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述活性碳的制备方法包括如下步骤：
将碳前驱体与造孔剂混合，得到第二混合物；
在保护气体氛围内，对所述第二混合物进行碳化处理，所述碳化处理的温度为200℃～800℃。
5.如权利要求4所述的碳-氧化锂复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述碳前驱体与所述造孔剂的质量比为1:0.5～1:5。
6.如权利要求4所述的碳-氧化锂复合电极材料的制备方法，其特征在于，对所述第二混合物进行碳化处理时，以0.5℃/min～10℃/min的升温速率升温至200℃～800℃；和/或，
所述碳化处理的时间为1h～4h。
7.如权利要求4所述的碳-氧化锂复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述碳前驱体为果壳、木材、羽毛、沥青以及煤中的至少一种；和/或，
所述造孔剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氯化锌以及磷酸中的至少一种。
8.一种碳-氧化锂复合电极材料，其特征在于，其颗粒包括碳基底和氧化锂纳米材料，所述氧化锂纳米材料自所述碳基底的表面伸出。
9.如权利要求8所述的碳-氧化锂复合电极材料，其特征在于，所述氧化锂纳米材料的形状为线状、管状、片状以及长条状中的至少一种；和/或，
所述氧化锂纳米材料占所述碳-氧化锂复合电极材料的质量百分数为15％～60％。
10.一种锂离子电容器，其特征在于，其正极材料包括权利要求1～7中任一项所述的制备方法得到的碳-氧化锂复合电极材料；或者其正极材料包括如权利要求8～9中任一项所述的碳-氧化锂复合电极材料。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202210455242.4A CN115116760A (zh) | 2022-04-24 | 2022-04-24 | 碳-氧化锂复合电极材料及其制备方法和应用 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116344763A (zh) * | 2023-03-24 | 2023-06-27 | 广州凌顶能源科技有限公司 | 一种金属/碳包覆氧化锂复合正极材料及其制备方法以及包含该正极材料的正极片和电池 |
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2022
- 2022-04-24 CN CN202210455242.4A patent/CN115116760A/zh active Pending
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