子級別均勻混合的鈦酸鋰/酚醛樹脂前驅粉體。
[0025]在步驟S4中，所述烘干溫度可以為60°C ~80°C。另外，溶劑熱聚合是為了使酚醛樹脂和鈦醇鹽充分混合和固化，以便得到均勻混合的鈦酸鋰/酚醛樹脂前驅粉體。
[0026]在步驟S5中，所述二氧化碳氣體的流量可以為50~100ml/min。可以理解，二氧化碳活化過程中可以同時實現酚醛樹脂粉體的炭化、活化和尖晶石鈦酸鋰的燒成，不僅有效提高了電極材料的比表面積，還可以避免了常規的浸漬活性炭負載鈦酸鋰方法的堵孔現象。另外，在活化過程中，鈦醇鹽的分解還可以在活性炭中引入了大量介孔。
[0027]此外，優選的，可以在700~900°C溫度范圍內分段煅燒，更優選的，在700~750°C、800~850°C以及850~900°C等三個溫度范圍內分別活化2~5h，從而可以獲得更為良好的結晶性。
[0028]本發明還提供一種通過上述制備方法獲得的活性炭/鈦酸鋰復合電極材料，其中，所述活性炭/鈦酸鋰復合電極材料的介孔率大于等于80%，總孔體積大于等于1.00 cm3/go進一步的，所述活性炭/鈦酸鋰復合電極材料的粒徑為10nm到300nm，比表面積達到800 m2/g以上。優選的，所述活性炭/鈦酸鋰復合電極材料的介孔率大于等于90%，總孔體積大于等于1.10 cm3/g，且比表面積達到900 m2/g。
[0029]本發明進一步提供一種超級電容器，包括:正極；負極；以及電解質，其中，所述負極包括上述的活性炭/鈦酸鋰復合電極材料。
[0030]實施例1:
在攪拌狀態下，按Li原子和Ti原子比為0.85:1向20 ml乙醇中加入適量一水合乙酸鋰和鈦酸四丁酯得到第一溶液；按酚醛樹脂和鈦酸四丁酯的質量比為5:1，將適量酚醛樹脂溶于50ml乙醇中，得到第二溶液；將第一溶液加入第二溶液，形成黃色聚合物；將此聚合產物攪拌均勻，然后轉移入容積為10ml不銹鋼反應釜中，密封后，在160°C溶劑熱處理8h，取出直接在70°C烘干，即得到鈦酸鋰/酚醛樹脂前驅粉體；將得到的鈦酸鋰/酚醛樹脂前驅粉體在流速為lOOml/min的二氧化碳氣體氛圍中進行物理活化，活化溫度為800°C，活化時間為4 h，即獲得高比表面積和高孔隙率的活性炭/鈦酸鋰復合電極材料。
[0031]請參照圖2，從圖中可以看到，所得活性炭/鈦酸鋰復合電極材料為200nm左右均勻的顆粒團聚體。請參照圖3，從圖3中可以看出，其晶體相與尖晶石鈦酸鋰(JCPDF卡片號:49-0207)完全吻合，證明合成的是活性炭與尖晶石鈦酸鋰的復合電極材料。請參照圖4，從圖4中可以看出，所制備的活性炭/鈦酸鋰復合電極材料的比表面積達到900 m2/g左右，總孔體積和介孔體積分別為1.12和1.02 cm3/g左右，介孔率超過90%，非常有利于電解液的浸潤。
[0032]實施例2:
與實施例1基本相同，不同之處在于，以異丙醇鈦代替鈦酸四丁酯作為鈦源。
[0033]實施例3
與實施例1基本相同，不同之處在于，以甲醇代替乙醇作為溶劑。
[0034]實施例4
與實施例1基本相同，不同之處在于，以乙二醇代替乙醇作為溶劑。
[0035]實施例5
與實施例1基本相同，不同之處在于，以異丙醇代替乙醇作為溶劑。
[0036]實施例6
與實施例1基本相同，不同之處在于，以正丙醇代替乙醇作為溶劑。
[0037]實驗證明，實施例2-6均可以獲得高比表面積和高孔隙率的活性炭/鈦酸鋰復合電極材料。
[0038]注意，上述僅為本發明的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本發明不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本發明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發明進行了較為詳細的說明，但是本發明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發明構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發明的范圍由所附的權利要求范圍決定。
【主權項】
1.一種活性炭/鈦酸鋰復合電極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 按照鋰(Li)和鈦(Ti)的原子比為0.80-0.90:1將二水合乙酸鋰和鈦醇鹽溶解于一醇類溶劑中，得到第一溶液； 按酚醛樹脂和鈦醇鹽質量比為3~6:1，將酚醛樹脂溶于醇類溶劑中，得到第二溶液； 將所述第一溶液與所述第二溶液混合，并聚合形成黃色聚合物； 攪拌所述黃色聚合物，并密封，在140~200°C溶劑熱處理4-10h，取出烘干得到鈦酸鋰/酚醛樹脂的前驅粉體； 利用二氧化碳氣體對所述前驅粉體進行物理活化，活化溫度為700~900°C，活化時間為2~5h，獲得所述活性炭/鈦酸鋰復合電極材料。2.根據權利要求1所述的活性炭/鈦酸鋰復合電極材料的制備方法，其特征在于，所述醇類溶劑為甲醇，乙醇，異丙醇，正丙醇、乙二醇或其混合。3.根據權利要求1所述的活性炭/鈦酸鋰復合電極材料的制備方法，其特征在于，所述鈦醇鹽為異丙醇鈦或鈦酸丁酯，且純度98wt.%以上。4.根據權利要求1所述的活性炭/鈦酸鋰復合電極材料的制備方法，其特征在于，所述酚醛樹脂為低階熱固性或熱塑性酚醛樹脂。5.根據權利要求1所述的活性炭/鈦酸鋰復合電極材料的制備方法，其特征在于，所述二氧化碳氣體的流量為50~100ml/min。6.根據權利要求1所述的活性炭/鈦酸鋰復合電極材料的制備方法，其特征在于，所述酚醛樹脂和鈦醇鹽質量比為3~6:1。7.根據權利要求6所述的活性炭/鈦酸鋰復合電極材料的制備方法，其特征在于，所述烘干溫度為60°C -80°C。8.—種通過如權利要求1中所述制備方法獲得的活性炭/鈦酸鋰復合電極材料，其特征在于，所述活性炭/鈦酸鋰復合電極材料的介孔率大于等于80%，總孔體積大于等于1.003 /cm /g09.一種根據權利要求8所述的活性炭/鈦酸鋰復合電極材料，其特征在于，所述活性炭/鈦酸鋰復合電極材料的粒徑為10nm到300nm，比表面積達到800 m2/g以上。10.一種超級電容器，包括: 正極； 負極；以及 電解質， 其特征在于，所述負極包括如權利要求8-9任一項所述的活性炭/鈦酸鋰復合電極材料。
【專利摘要】本發明公開了一種活性炭/鈦酸鋰復合電極材料的制備方法，包括以下步驟：按照鋰（Li）和鈦（Ti）的原子比為0.80~0.90：1將二水合乙酸鋰和鈦醇鹽溶解于一醇類溶劑中，得到第一溶液；按酚醛樹脂和鈦醇鹽質量比為3~6:1，將酚醛樹脂溶于醇類溶劑中，得到第二溶液；將所述第一溶液與所述第二溶液混合，并聚合；攪拌所述聚合物，并密封，在140~200℃溶劑熱處理4-10h，取出烘干得到前驅粉體；利用二氧化碳氣體對所述前驅粉體進行物理活化，活化溫度為700~900℃，活化時間為2~5h，獲得所述活性炭/鈦酸鋰復合電極材料。本發明還提供一種通過上述方法獲得的活性炭/鈦酸鋰復合電極材料，及使用上述復合材料的超級電容器。
【IPC分類】H01M10/058, H01M4/485
【公開號】CN104979543
【申請號】CN201510449707
【發明人】姜春海, 鄒智敏
【申請人】廈門理工學院
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年7月28日