[发明专利]补锂材料Li2NiO2的制备方法、使用该Li2NiO2的锂离子电容器

说明书

本发明公开了补锂材料Li₂NiO₂的其制备方法、使用该Li₂NiO₂的锂离子电容器。以 Li₂O、NiO为原料，在保护气氛中球磨后高温烧结，再加入Al₂O₃继续在保护气氛中球磨，然后高温烧结得到目标物Li₂NiO₂。锂离子电容器，包括正极、负极、隔膜和电解液，正极包括正极集流体和溶于溶剂并涂覆在其上的正极材料、导电剂、粘接剂；负极包含负极集流体和溶于溶剂并涂覆在其上的负极材料、导电剂、粘接剂；正极材料中包含第一正极材料和第二正极材料，第一正极材料为碳纳米管、石墨烯、活性炭、纳米门炭中的一种，第二正极材料为Li₂NiO₂。可通过首次充放电对负极进行预嵌锂。

技术领域

本发明涉及一种用于锂离子电容器负极补锂的材料，以及该材料的制备方法和使用了该负极补锂材料的锂离子电容器。

背景技术

锂离子电容器是结合锂离子电池和超级电容器的储能器件，相对于超级电容器，锂离子电容器具有更高的能量密度，相对于锂离子电池，锂离子电容低温性能更佳，同时具有更好的倍率性能。锂离子电容器制作过程中有一项非常重要的技术便是负极材料的预嵌锂技术，现有的预嵌锂技术主要有二种：一是通过使用惰性锂粉（FMC，SLMP）或者锂金属进行补锂，惰性锂粉如何添加，溶剂的选择以及如何保证保护层不破裂都对设备与工艺有较高的要求，同时保护层含有的杂质将会使锂离子电容器具有高的自放电。锂金属补锂这种补锂方式对环境要求高，锂金属的残留可能存在很大的安全隐患，这种补锂方式涉及到多孔箔材的使用，多孔箔材生产成本较高，制造技术主要集中在日本日立化成、日本金属工业等，同时在制作过程中，预嵌锂时间长，对与大批量生产都是不利的因素。二是使用高浓度的电解液进行补锂，应用间断的电流脉冲给电容器充电，电解液中的锂离子插入到负极完成预嵌锂，但是这种方法会消耗电解液中的锂离子，减弱电容器的功率特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种补锂材料Li₂NiO₂的制备方法，以及采用了该补锂材料的锂离子电容器。

为解决以上技术问题，本正发明首先公开了一种补锂材料Li₂NiO₂的制备方法，以Li₂O、NiO为原料，在保护气氛中球磨后高温烧结，再加入Al₂O₃继续在保护气氛中球磨，然后高温烧结得到目标物补锂材料Li₂NiO₂。

进一步地，该制备方法包括如下步骤：

（1）、按摩尔比为1~1.5:1称取Li₂O、NiO，在保护气氛中球磨5~20h；

（2）、在保护气氛中以600~800℃高温烧结5~20h，得到Li₂NiO₂；

（3）、加入占Li₂NiO₂质量的1%~10%的Al₂O₃，在保护气氛中球磨5~20h，混合均匀；

（4）继续在保护气氛中，于600~800℃下烧结5~10h，使Al₂O₃包覆到Li₂NiO₂表面，可抑制后续电化学过程中Li₂NiO₂气体的产生。

步骤（2）和步骤（4）烧结温度过高或者过低将不利于材料的合成，在后续使用过程（充电过程）容易产生氧气。

进一步地，所述Li₂O、NiO的纯度在99.99%以上。