[发明专利]钒酸锂/硬碳复合材料、负极、锂离子电容器及方法

说明书

本申请实施例提供了一种钒酸锂/硬碳复合材料、负极、锂离子电容器及方法，所述钒酸锂/硬碳复合材料包括均匀混合的钒酸锂材料和硬碳材料，所述钒酸锂材料和所述硬碳材料的质量比为7:3～3:7。本申请实施例制备的钒酸锂/硬碳复合材料应用于锂离子电容器负极时，钒酸锂可保证材料具有高离子电导率，而硬碳可以保证材料具有高电子电导率，二者结合可以大幅提升材料负极反应动力学，因此该钒酸锂/硬碳复合材料应用于锂离子电容器负极具有优异的电化学性能。

技术领域

本申请涉及锂离子电容器技术领域，具体地涉及一种钒酸锂/硬碳复合材料、负极、锂离子电容器及方法。

背景技术

锂离子电池和超级电容器是电化学储能体系中代表性两项技术。其中，锂离子电池具有高能量密度(100-200Wh kg^-1)、高工作电压和无记忆效应等优点，但是它主要受限低的功率密度和较短的循环寿命(小于4000圈)。与之相反的是超级电容器，超级电容器具有高功率密度，长循环稳定性和高安全性，但是大多数商用的超级电容器能量密度通常小于10Wh kg^-1，这极大限制了它的实际应用。锂离子电容器分别以电池型材料与电容型材料为两电极，兼具能量密度高、功率密度大、循环稳定性好等优势，有望应用于电力交通工具，新能源存储，便携式电子设备等领域。

目前，锂离子电容器常用的负极材料为石墨，但是，石墨的固有结构与储能机理导致其电化学性能较差，因此，一种性能更优的锂离子电容器负极材料亟待出现。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种钒酸锂/硬碳复合材料、负极、锂离子电容器及方法，以利于解决现有技术中锂离子电容器的负极材料的电化学性能较差的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种钒酸锂/硬碳复合材料，包括：

均匀混合的钒酸锂材料和硬碳材料，所述钒酸锂材料和所述硬碳材料的质量比为7:3～3:7。当钒酸锂材料含量过高时，复合材料导电性会变差，进而导致倍率性能变差，而当硬碳含量过高时，复合材料的容量降低，并且循环寿命也变短。

第二方面，本申请实施例提供了一种钒酸锂/硬碳复合材料的制备方法，包括：

制备钒酸锂材料；

制备硬碳材料；

将所述钒酸锂材料和所述硬碳材料按照质量比7:3～3:7的比例均匀混合，获得钒酸锂/硬碳复合材料。

在一种可能的实现方式中，所述将所述钒酸锂材料和所述硬碳材料按照质量比7:3～3:7的比例均匀混合，获得钒酸锂/硬碳复合材料，包括：

将所述钒酸锂材料和所述硬碳材料按照质量比7:3～3:7的比例混合球磨，获得钒酸锂/硬碳复合材料，所述球磨转速为8000～11000r/min，所述球磨时间为2～6h。球磨时间过短会导致材料混合不均匀，从而使复合材料均一性受到影响。球磨时间过长则导致材料微观结构受到一定破坏，影响材料整体性能。

在一种可能的实现方式中，所述制备钒酸锂材料，包括：

将V₂O₅、GeO₂与含锂的盐的水溶液混合，获得混合液，其中，所述V₂O₅和所述GeO₂的摩尔之比为1:1.1～1:4.5，锗源含量少时钒酸锂的相态会发生改变，导致材料离子电导性大幅降低，锗源含量过高时材料容量会大幅下降；

将所述混合液蒸干后在保护性气氛下煅烧，获得钒酸锂材料。

在一种可能的实现方式中，所述含锂的盐包括氢氧化锂、草酸锂和/或碳酸锂。