[发明专利]纳米级碳气凝胶/Li5FeO4复合材料及其制备方法和混合型超级电容器及其制备方法

说明书

本发明涉及混合型超级电容器技术领域，具体涉及一种纳米级碳气凝胶/Li₅FeO₄复合材料及其制备方法和混合型超级电容器及其制备方法。纳米级碳气凝胶/Li₅FeO₄复合材料的制备方法为：Fe无机盐与碳气凝胶在高温下反应得到纳米级碳气凝胶/Fe₂O₃材料，再和LiOH高温反应得到纳米级碳气凝胶/Li₅FeO₄复合材料，该复合材料采用原位复合的方法合成，制备过程简单、可控以及易于实现工业化生产；负极片以及由纳米级碳气凝胶/Li₅FeO₄复合材料形成的正极片装配形成混合型超级电容器，该混合型超级电容器具有高能量密度。

技术领域

本发明涉及混合型超级电容器技术领域，具体涉及一种纳米级碳气凝胶/Li₅FeO₄复合材料及其制备方法和混合型超级电容器及其制备方法

背景技术

混合型超级电容器，是一种介于超级电容器和电池之间的新型贮能元件。具有储存能量大、质量轻、比容量大、比功率大、能快速充电(可为数秒)、循环次数多(以10⁵计)、耐低温(-50℃)、免维护、低污染等突出优点。这种新型贮能设备具有十分优异的充放电循环性能，使用了混合型技术，克服了传统电池和超级电容器的缺陷。但是混合超级电容器研究水平相对落后，寻找合适的正负极材料是开发混合超级电容器的关键，

Li₅FeO₄是一种超高富锂材料，可用于锂离子电池正极，早在 1971年就引起了人们的关注，Demoisson等(G.Demoisson,F. Jeannot,C.Gleizer,J.Aubry.C.R.Acad.Sci.Paris,1971,272: 458)以Li₂O和Fe₂O₃为原料在高温状态下混合，可形成Li₅FeO₄。 Johnson等(C.S.Johnson,S.H.Kang,J.T.Vaughey,S.V.Pol,M.Balasubramanian,M.Chem.Mater.,2010,22:1263–1270)采用廉价的LiOH·H₂O与Fe₂O₃为原料，在800℃、氮气保护条件下获得 Li₅FeO₄锂电正极材料，其Li₅FeO₄锂离子电池的比容量达 498mAh/g，然而首次充放电效率仅有46.6％，表明Li₅FeO₄具有较高的充电容量和较低的放电容量。同时，由于Li₅FeO₄易于与 H₂O反应，造成制备高纯度Li₅FeO₄比较困难。因此就如何提高Li₅FeO₄的电化学性能并采用一种新的合成方法成为今后研究的热点。本发明专利首次采用原位复合的方法合成了高容量纳米级碳气凝胶/Li₅FeO₄复合材料，并应用于混合型超级电容器。

发明内容

本发明提供高容量纳米级碳气凝胶/Li₅FeO₄复合材料及其制备方法，该方法制备过程简单，环境污染小，易于实现工业化生产，同时使用该材料制备的混合型超级电容器具有较高的能量密度。

本发明的一个目的通过以下技术方案来实现：

纳米级碳气凝胶/Li₅FeO₄复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：