负极活性材料的制备方法及电容器的制备方法技术

一种负极活性材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将160～200份质量份数的氧化石墨粉末置于四甲基硅烷的氛围下；步骤二、将所述氧化石墨粉末以10～100℃/min的升温速度升温至200～1200℃，再保温1～10h得到粉末混合物，在保温期间通入3.125～62.5份质量份数的四甲基硅烷；步骤三、将所述粉末混合物在还原性气氛中冷却至室温，得到负极活性材料。上述负极活性材料的制备方法工艺简单，制备的负极活性材料具有较高的能量密度。此外，还提供了一种使用该负极活性材料的电容器的制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电容器领域，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。
技术介绍
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(I)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Li4Ti5012/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。
技术实现思路
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、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160 200份质量份数的氧化石墨粉末置于四甲基硅烷的氛围下；步骤二、将所述氧化石墨粉末以10 100°C / min的升温速度升温至200 1200°C，再保温I IOh得到粉末混合物，在保温期间通入 3. 125 62. 5份质量份数的四甲基硅烷；步骤三、将所述粉末混合物在还原性气氛中冷却至室温，得到负极活性材料。在优选的实施例中，步骤三中所述还原性气氛为氢气气氛。—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160 200份质量份数的氧化石墨粉末置于四甲基硅烷的氛围下，将所述氧化石墨粉末以10 100°C /min的升温速度升温至200 1200°C，再保温I IOh得到粉末混合物，在保温期间通入3. 125 62. 5份质量份数的四甲基硅烷，将所述粉末混合物在还原性气氛中冷却至室温，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，所述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，步骤一中,所述还原性气氛为氢气气氛。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。在优选的实施例中，步骤二中，所述负极由以下步骤制备将所述负极活性材料、 负极粘结剂、负极导电剂按质量比85 90 5 10 5 10混合形成负极材料，将所述负极材料与溶剂混合配制成负极浆料，然后将所述负极浆料涂布在负极集流体上，经干燥、 轧膜、分切后制作成负极。上述负极活性材料制备方法工艺较为简单，制备的负极活性材料包括硅纳米线和 石墨烯，石墨烯不仅具备良好的导电性，空隙分布以及高的机械性能，还具备低成本性，并且工艺简单，易于制备，制备出来的电极材料有良好的电化学稳定性；硅具有高的理论储锂容量(理论值为4200mAh/g)及低的嵌锂电位，从而使用该负极活性材料的负极具有低的电位平台及较高的能量密度；同时，石墨烯材料与硅纳米线形成的复合材料中，硅分散在石墨烯片层结构中，使负极活性材料稳定性较高，石墨烯具有良好的导电性，能很好的将电子传到硅材料上。附图说明图1为一实施方式的负极活性材料的制备方法流程图2为一实施方式的电容器的制备方法流程图3为实施例1的电容器的恒流充放电曲线图。具体实施方式下面主要结合附图及具体实施例对负极活性材料的制备方法、使用该负极活性材料的电容器的制备方法作进一步详细的说明。请参阅图1，一实施方式的负极活性材料的制备方法，包括以下步骤步骤S12、将160 200份质量份数的氧化石墨粉末置于四甲基硅烷的氛围下。本实施方式中，反应在管式炉中进行。步骤S14、将氧化石墨粉末以10 100°C /min的升温速度升温至200 1200°C， 再保温I IOh得到粉末混合物，在保温期间通入3. 125 62. 5份质量份数的四甲基硅烷。步骤S16、将粉末混合物在还原性气氛中冷却至室温，得到负极活性材料。本实施方式中，还原性气氛为氢气气氛。本实施方式中，将粉末混合物冷却至室温时采用自然冷却的方式。上述负极活性材料的制备方法，制备工艺较为简单，制备的负极活性材料包括硅纳米线和石墨烯，石墨烯不仅具备良好的导电性，空隙分布以及高的机械性能，还具备低成本性，并且工艺简单，易于制备，制备出来的电极材料有良好的电化学稳定性；硅具有高的理论储锂容量(理论值为4200mAh/g)及低的嵌锂电位，从而使用该负极活性材料的负极具有低的电位平台及较高的能量密度；同时，石墨烯材料与硅纳米线形成的复合材料中，硅分散在石墨烯片层结构中，使负极活性材料稳定性较高，石墨烯具有良好的导电性，能很好的将电子传到硅材料上。请参阅图2，一实施方式的电容器的制备方法，包括以下步骤步骤S22、提供正极活性材料和负极活性材料，负极活性材料由以下步骤制备将 160 200份质量份数的氧化石墨粉末置于四甲基硅烷的氛围下，将氧化石墨粉末以10 IOO0C /min的升温速度升温至200 1200°C，再保温I IOh得到粉末混合物，在保温期间通入3. 125 62. 5份质量份数的四甲基硅烷，将所述粉末混合物在还原性气氛中冷却至室温，得到负极活性材料。本实施方式中，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，混合物中碳素材料的含量为大于等于70%且小于100%。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。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。本实施方式中，反应在管式炉中进行。还原性气氛为氢气气氛。 本实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负极活性材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将160～200份质量份数的氧化石墨粉末置于四甲基硅烷的氛围下；步骤二、将所述氧化石墨粉末以10～100℃/min的升温速度升温至200～1200℃，再保温1～10h得到粉末混合物，在保温期间通入3.125～62.5份质量份数的四甲基硅烷；步骤三、将所述粉末混合物在还原性气氛中冷却至室温，得到负极活性材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周明杰，钟玲珑，王要兵，
申请(专利权)人：海洋王照明科技股份有限公司，深圳市海洋王照明技术有限公司，
类型：发明
国别省市：