[发明专利]一种复合碳微球的制备方法及复合碳微球及其制备得到的锂离子电容器

权利要求书

1.一种复合碳微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）以小分子糖类、纤维素微晶或热塑性酚醛树脂作为前驱体，通过水热反应制备得到水热碳微球；

（2）将步骤（1）中得到的水热碳微球经表面活性剂改性得到改性碳微球；

（3）在引发剂的作用下，导电聚合物单体在步骤（2）中得到的改性碳微球表面进行原位聚合得到碳微球前驱体；

（4）将步骤（3）中得到的碳微球前驱体在催化剂作用下催化热解，再酸洗、烘干后得到复合碳微球；所述催化热解的温度为700~1700℃。

2.根据权利要求1所述的复合碳微球的制备方法，其特征在于，所述小分子糖类包括葡萄糖、果糖、环糊精和蔗糖中的一种或几种，所述纤维素微晶包括剑麻纤维、蓖麻纤维、细菌纤维素和羧甲基纤维素中的一种或几种。

3.根据权利要求1或2所述的复合碳微球的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的水热反应的温度为150~250℃。

4.根据权利要求1所述的复合碳微球的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂，所述阳离子表面活性剂为胺盐型、季铵盐型、杂环型和啰盐型中的一种或几种，所述阳离子表面活性剂的添加量为水热碳微球质量的0.2~10%。

5.根据权利要求1所述的复合碳微球的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或两种，所述导电聚合物单体为苯胺、吡咯和噻吩中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的复合碳微球的制备方法，其特征在于，所述导电聚合物单体的添加量为水热碳微球质量的2~20%，所述导电聚合物单体与引发剂的摩尔比为1~4：1。

7.根据权利要求1所述的复合碳微球的制备方法，其特征在于，所述催化剂为铁、镍、钴及铁、镍、钴的硝酸盐、氯化盐、硫酸盐和乙酸盐中的一种或几种。

8.根据权利要求1或7所述的复合碳微球的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中的催化热解的条件为：时间1~8h。

9.一种如权利要求1~8中任一项所述的复合碳微球的制备方法制备得到的复合碳微球，其特征在于，所述复合碳微球为双层结构，外层为无序的无定型结构，内层为有序的石墨化结构，所述复合碳微球的直径小于50μm。

10.一种如权利要求9所述的复合碳微球作为负极材料制备得到的锂离子电容器，其特征在于，所述锂离子电容器以活性炭、石墨烯和碳气凝胶中的一种或几种作为正极材料，所述锂离子电容器的能量密度为70~140Wh·kg^-1，功率密度为6~12 kW·kg^-1。