[发明专利]一种负极活性材料的制备方法及电容器的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及电容器领域，特别涉及一种负极活性材料的制备方法及使用该负极活性材料的电容器的制备方法。

【背景技术】

20世纪90年代，对电动汽车的开发以及对功率脉冲电源的需求，更刺激了人们对电化学电容器的研究。目前电化学电容器的比能量仍旧比较低，而电池的比功率较低，人们正试图从两个方面解决这个问题：(1)将电池和超级电容器联合使用，正常工作时，由电池提供所需的动力；启动或者需要大电流放电时，则由电容器来提供，一方面可以改善电池的低温性能不好的缺点；可以解决用于功率要求较高的脉冲电流的应用场合，如GSM、GPRS等。电容器和电池联合使用可以延长电池的寿命，但这将增加电池的附件，与目前能源设备的短小轻薄等发展方向相违背。(2)利用电化学电容器和电池的原理，开发混合电容器作为新的贮能元件。

1990年Giner公司推出了贵金属氧化物为电极材料的所谓赝电容器或称准电容器(Pseudo-capacitor)。为进一步提高电化学电容器的比能量，1995年，D.A.Evans等提出了把理想极化电极和法拉第反应电极结合起来构成混合电容器的概念(Electrochemical Hybrid Capacitor，EHC或称为Hybrid capacitor)。1997年，ESMA公司公开了NiOOH/AC混合电容器的概念，揭示了蓄电池材料和电化学电容器材料组合的新技术。2001年，G.G.Amatucci报告了有机体系锂离子电池材料和活性炭组合的Li₄Ti₅O₁₂/AC电化学混合电容器，是电化学混合电容器发展的又一个里程碑。然而，此电化学混合电容器存在能量密度低的问题。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种能量密度较高的负极活性材料的制备方法及使用该负极活性材料的电容器的制备方法。

一种负极活性材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将60～100份质量份数的氧化石墨加入水中超声分散形成均匀分散的浓度为1g/L的氧化石墨烯溶液；步骤二、向所述氧化石墨烯溶液中加入1～20份质量份数的纳米硅颗粒形成悬浮液；步骤三、将除去所述悬浮液中的水之后得到的混合物置于还原性气氛下升温至200℃～1200℃后加热1小时～10小时，冷却后得到硅-石墨烯复合材料；步骤四、将所述硅-石墨烯复合材料与30～50份质量份数的碳纳米管球磨后得到负极活性材料。。

在优选的实施例中，步骤一中所述氧化石墨加入水中后超声分散1小时形成单片层均匀分散的氧化石墨烯溶液。

在优选的实施例中，步骤三中，所述混合物置于还原性气体管式炉中以10℃～100℃/分钟的速度升温至200℃～1200℃。

在优选的实施例中，步骤四中，将所述硅-石墨烯复合材料与碳纳米管球磨1小时。

一种电容器的制备方法，包括如下步骤：步骤一、提供正极活性材料和负极活性材料，所述负极活性材料由以下步骤制备：将60～100份质量份数的氧化石墨加入水中超声分散形成均匀分散的浓度为1g/L的氧化石墨烯溶液，向所述氧化石墨烯溶液中加入1～20份质量份数的纳米硅颗粒形成悬浮液，将除去将所述悬浮液中的水之后得到的混合物置于还原性气氛下升温至200℃～1200℃后加热1小时～10小时，冷却后得到硅-石墨烯复合材料，将所述硅-石墨烯复合材料与30～50份质量份数的碳纳米管球磨后得到负极活性材料；步骤二、分别将所述正极活性材料及所述负极活性材料分别涂敷在正极集流体及负极集流体上制备正极及负极；步骤三、将所述正极及负极与隔膜组装后浸泡于电解液中，得到所述电容器。

在优选的实施例中，步骤一中，所述正极活性材料为碳素材料或由碳素材料和锂离子材料掺杂形成的混合物，由碳素材料和锂离子材料掺杂形成的混合物中所述碳素材料的含量大于等于70％且小于100％。

在优选的实施例中，所述锂离子材料选自磷酸铁锂、锂镍钴锰氧、锂钴氧、锂锰氧、锂镍锰氧、锂镍钴氧、锂钒氧及硅酸铁锂中的至少一种。

在优选的实施例中，所述碳素材料选自活性炭、碳气凝胶、碳纳米管及热解炭中的至少一种。

在优选的实施例中，步骤二中，所述正极由以下步骤制备：将所述正极活性材料与正极粘结剂、正极导电剂按质量比85～90∶5～10∶5～10混合形成正极材料，将所述正极材料与溶剂混合配制成正极浆料，然后将所述正极浆料涂布在正极集流体上，经干燥、轧膜、分切后制作成正极。