基于海藻酸交联结构的锂离子混合电容器及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于海藻酸交联结构的锂离子混合电容器及其制备方法，所述锂离子混合电容器的负极材料包括多孔金属氧化物/碳复合材料，正极材料包括多孔碳材料；所述多孔金属氧化物/碳复合材料中包括金属氧化物颗粒和多孔碳材料基体，所述金属氧化物颗粒均匀分布在多孔碳材料的基体中；所述多孔金属氧化物/碳复合材料由海藻酸类物质与第一金属阳离子交联的产物或者天然海藻产品经碳化制得；所述多孔碳材料主要由海藻酸类物质与第二金属阳离子交联后的产物或者天然海藻产品经碳化、酸洗、活化制得。本发明专利技术充分利用了金属氧化物的高比容量与孔通道的快速传输特性，使整个锂离子混合电容器既能实现高能量密度，又能实现高功率密度。

【技术实现步骤摘要】
基于海藻酸交联结构的锂离子混合电容器及其制备方法
本专利技术涉及储能材料
，具体地，涉及一种基于海藻酸交联结构的锂离子混合电容器及其制备方法，尤其是，涉及一种基于海藻酸交联结构的高能量高功率锂离子混合电容器及其制备方法。
技术介绍
近年来，手机、笔记本电脑、数码相机等便携式电子设备的快速发展，以及新能源汽车行业的爆发式增长，使得人们对储能设备的需求越来越高。一个良好的储能设备需要具备高的能量密度和功率密度，以及长循环寿命。以电动汽车的电源设备为例，能量密度对应着汽车的续航里程数，功率密度对应着汽车的最大行驶速度，而循环寿命对应着该电源设备的可使用次数。锂离子电池使用石墨类材料或者氧化物材料与锂之间的法拉第反应来储能，具有高能量密度的优点，但其功率密度有限。超级电容器利用活性炭材料与电解液离子之间的静电吸附作用来储能，具有高的功率密度，但是其能量密度有限。锂离子混合电容器是最近新提出来的一种将锂离子电池型材料与超级电容器型材料组合起来的储能器件。以锂离子电池的反应型材料作为负极，以超级电容器的吸附型材料作为正极，锂离子混合电容器被期望能够同时实现锂离子电池的高能量密度与超级电容器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于海藻酸交联结构的锂离子混合电容器，其特征在于，所述锂离子混合电容器的负极材料包括多孔金属氧化物/碳复合材料，正极材料包括多孔碳材料；所述多孔金属氧化物/碳复合材料中包括金属氧化物颗粒和多孔碳基体，所述金属氧化物颗粒均匀分布在多孔碳基体中；所述多孔金属氧化物/碳复合材料由海藻酸类物质与第一金属阳离子交联后的产物或者天然海藻产品经碳化制得；所述多孔碳材料主要由海藻酸类物质与第二金属阳离子交联后的产物或者天然海藻产品经碳化、酸洗、活化制得。

【技术特征摘要】
1.一种基于海藻酸交联结构的锂离子混合电容器，其特征在于，所述锂离子混合电容器的负极材料包括多孔金属氧化物/碳复合材料，正极材料包括多孔碳材料；所述多孔金属氧化物/碳复合材料中包括金属氧化物颗粒和多孔碳基体，所述金属氧化物颗粒均匀分布在多孔碳基体中；所述多孔金属氧化物/碳复合材料由海藻酸类物质与第一金属阳离子交联后的产物或者天然海藻产品经碳化制得；所述多孔碳材料主要由海藻酸类物质与第二金属阳离子交联后的产物或者天然海藻产品经碳化、酸洗、活化制得。2.根据权利要求1所述的基于海藻酸交联结构的锂离子混合电容器，其特征在于，所述金属氧化物颗粒的尺寸为3-50纳米；所述海藻酸类物质包括海藻酸、可溶性海藻酸盐中的至少一种；所述天然海藻产品包括直接与海水中金属阳离子交联后的天然褐藻、海带中的一种。3.根据权利要求1所述的基于海藻酸交联结构的锂离子混合电容器，其特征在于，在多孔金属氧化物/碳复合材料的制备中，所述第一金属阳离子包括Fe2+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Mn2+、Mn4+、Sn2+、Sn4+中的一种或几种；在多孔碳材料的制备中，所述第二金属阳离子为金属活动顺序排在氢前面的金属多价阳离子。4.根据权利要求1所述的基于海藻酸交联结构的锂离子混合电容器，其特征在于，在多孔金属氧化物/碳复合材料与多孔碳材料的制备中，所述交联的步骤具体为：将海藻酸类物质与第一金属阳离子或第二金属阳离子按照2:1-1:10的摩尔比混合，其中海藻酸类物质中的古洛糖醛酸链段与金属阳离子发生交联反应从而生成具有“egg-box”结构的交联产物。5.根据权利要求1或4所述的基于海藻酸交联结构的锂离子混合电容器，其特征在于，在多孔金属氧化物/碳复合材料与多孔碳材料的制备中，所述碳化的步骤具体为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆雷，王宁，张荻，
申请(专利权)人：上海交通大学，上海交通大学包头材料研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31