[发明专利]钛酸锂/碳材料的复合物、负极材料、负极片和混合超级电容器

说明书

本发明属于新能源储能器件领域，公开了一种钛酸锂/碳材料的复合物、负极材料、负极片和混合超级电容器，其中，该钛酸锂/碳材料的复合物含有钛酸锂和碳材料，其中钛酸锂原位生成，且以所述钛酸锂/碳材料的复合物的总重量为基准，所述碳材料的含量为0.1‑50重量％，钛酸锂的含量为50‑99.9重量％。本发明提供的混合超级电容器包括涂敷有负极材料的负极片，该负极材料含有所述钛酸锂/碳材料的复合物，极大地提升了电极的导电性以及储能特性，降低材料内部的极化现象，改善电容器的循环稳定性和倍率性能，实现大倍率的充放电需要，同时提高电容器的循环寿命。

技术领域

本发明属于新能源储能器件领域，具体涉及一种钛酸锂/碳材料的复合物、负极材料、负极片和混合超级电容器。

背景技术

超级电容器从储能机理上面分的话，超级电容器分为双电层电容器和赝电容器。是一种新型储能装置，它具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点，已经广泛应用于公共交通、智能电网、便携式数码产品等领域，受到越来越多的关注。

然而由于双电层电容器存在能量密度方面的局限，超级电容器在大功率、高能量密度方面的发展遇到了极大的挑战。结合双电层电容器的高功率电容性特征以及可快速发生氧化还原反应的高能量电池材料，制备混合型超级电容器成为新一代超级电容器发展的重要方向和趋势。

钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)具有高的理论比容量(175mAh/g)、优异的零应变特性、良好的电化学循环稳定性等特征，成为新一代高容量超级电容器的重要材料，受到广大储能工作者的广泛关注。但是Li₄Ti₅O₁₂材料固有的电子电导率为10^-9S/cm，电子导电性差，大电流下极化现象严重，难以满足超级电容器对于高功率、长寿命的要求，对于Li₄Ti₅O₁₂进行改性成为目前研究的主要方向。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的混合超级电容器的功率密度低与容量低的问题，提供一种钛酸锂/碳材料的复合物、负极材料、负极片和混合超级电容器，该混合超级电容器极大地提升了电极的导电性以及储能特性，降低材料内部的极化现象，改善电容器的循环稳定性和倍率性能，实现大倍率的充放电需要，同时提高电容器的循环寿命。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种钛酸锂/碳材料的复合物，其中，该复合物含有钛酸锂和碳材料，其中钛酸锂原位生成，且以所述钛酸锂/碳材料的复合物的总重量为基准，所述碳材料的含量为0.1-50重量％，所述钛酸锂的含量为50-99.9重量％。

优选地，所述碳材料为碳纳米管和/或氧化石墨烯。

本发明另一方面还提供了一种钛酸锂/碳材料的复合物的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：

(1)将钛酸四丁酯滴加到含有碳纳米管和/或氧化石墨烯的醇的分散液中配制A溶液；以及将乙酸锂与去离子水和/或乙醇混合配制B溶液；

(2)将B溶液滴加到A溶液中进行溶剂热反应；

(3)将经溶剂热反应后的反应物进行高温热处理。

优选地，在步骤(1)中，以100mL的醇的总体积为基准，所述碳纳米管和/或氧化石墨烯的用量为0.01-6g，所述钛酸四丁酯的用量为0.01-20.4g；以100mL的醇的混合溶液的总体积为基准，所述乙酸锂的用量为0.01-3.35g。

优选地，在进行高温热处理之前还包括将经溶剂热反应后的反应物进行烘干处理，以及

溶剂热反应的条件：温度为120-180℃，时间为10-25小时；