[发明专利]钴碳复合材料、电极材料、锂离子电容器及其制备方法

说明书

本申请实施例公开了一种钴碳复合材料、电极材料、锂离子电容器及其制备方法，所述钴碳复合材料包括碳基和钴颗粒，所述钴颗粒均匀地分布在所述碳基上，所述钴颗粒的大小为1‑10nm。本申请实施例提供的钴碳复合材料基于界面电荷存储的自旋电容效应进行能量存储，应用于锂离子电容器具有较高的功率密度、能量密度以及循环寿命。

本申请要求于2020年7月9日提交中国专利局、申请号202010656576.9、发明名称为“一种纳米复合材料及其制备方法、使用方法和器件”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及电容器技术领域，特别是涉及一种钴碳复合材料、电极材料、锂离子电容器及其制备方法。

背景技术

随着社会生产力的不断提高，以及新能源汽车及电子设备的大力发展，可再生能源以及新能源受到人们的广泛关注。发展潮汐能、太阳能、风能等可再生能源能够有效缓解经济发展过程中面临的能源、资源、环境之间矛盾。然而由于风能、潮汐能、太阳能等可再生清洁能源发电具有不连续性和不稳定性，无法直接并入电网被投入使用，需要利用储能器件进行存储后，再加以利用。在诸多储能技术中，锂离子电容器凭借其出色的能量密度和功率密度，在近些年来成为储能技术研究和应用热点。

锂离子电容器是一种正极和负极原理不同的非对称电容器，采用将双电层电容器的正极和锂离子二次电池的负极结合在一起的构造，正极采用双电层，通过物理作用充放电，而负极通过锂的氧化还原反应充放电。

功率密度、能量密度以及循环寿命为评价锂离子电容器寿命的关键指标，其中，锂离子电容器的电极材料对该指标具有决定性影响。因此，锂离子电容器的电极材料成为锂离子电容器的研究重点。

发明内容

本申请实施例中提供了一种钴碳复合材料、电极材料、锂离子电容器及其制备方法，以利于解决现有技术中锂离子电容器功率密度、能量密度以及循环寿命较低的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种钴碳复合材料，包括碳基和钴颗粒，所述钴颗粒均匀地分布在所述碳基上，所述钴颗粒的大小为1-10nm。

第二方面，本申请实施例提供了一种钴碳复合材料的制备方法，包括：

采用溶剂热法制备所述钴碳复合材料的前驱体；

将所述前驱体在氩气氛围下煅烧，获得第一方面所述的钴碳复合材料。

优选地，所述采用溶剂热法制备所述钴碳复合材料的前驱体，包括：

将葡萄糖、双氰胺和钴源加入到分散剂中分散混合，进行溶剂热反应；

对所述溶剂热反应后的产物进行离心收集，乙醇清洗真空干燥，获得所述钴碳复合材料的前驱体。

优选地，所述钴源为以下材料中的一种或其组合：乙酰丙酮钴、四水合乙酸钴和六水合硝酸钴。

优选地，所述分散剂为无水乙醇和去离子水的混合物。

优选地，所述无水乙醇和去离子水的比例为4：1-6：1。

优选地，所述溶剂热反应的温度为180-200℃，保温时间2-4h。

优选地，所述前驱体的煅烧温度为600-800℃，升温速率为1-3℃min^-1，保温时间2-6h。

第三方面，本申请实施例提供了一种锂离子电容器电极材料，采用第一方面所述的钴碳复合材料制备。

第四方面，本申请实施例提供了一种锂离子电容器，第三方面所述的锂离子电容器电极材料。

本申请实施例提供的钴碳复合材料基于界面电荷存储的自旋电容效应进行能量存储，应用于锂离子电容器具有较高的功率密度、能量密度以及循环寿命。

附图说明