[发明专利]一种碳基电极材料、其制备方法及储能器件

说明书

技术领域

本发明涉及储能材料技术领域，尤其涉及一种用于碳基电极材料、其制备方法及储能器件中的应用。

背景技术

随着石油资源的枯竭和环境的日益恶化，人们对绿色能源的开发和利用越来越关注。风能、太阳能和水能等是这些新型可再生能源的代表，然而这些能源的输出强烈地依赖于自然条件，和能量需求不匹配，因此需要一个能量储存系统。当能量多余时，能量储存系统将其储存起来，在需求时又可以使之释放出来。在各种能量储存系统中，电能储存系统起着至关重要的作用，例如电池和电化学电容器已经成为现代社会必不可少的储能器件。这些储能器件在电动汽车、混合燃料汽车、电力、铁路、通讯、国防、消费性电子产品等众多领域有着巨大的应用价值和市场潜力，被世界各国所广泛关注。

自上世纪80年代以来各种新型的高储能二次电池逐渐问世，锂离子电池、燃料电池等逐渐成为电动汽车的新动力。与其他充电电池相比，锂离子电池具有电压高、比能量高、循环寿命长、无记忆效应、对环境污染小、快速充电、自放电率低等优点。锂离子电池被认为是高容量、大功率电池的理想之选。再如为了弥补锂资源的不足发展起来的钠离子电池，也逐渐受到大家的关注。电化学电容器则是在传统的电解电容器上发展起来的新型储能器件，由于采用了新型的电极材料和电解液体系，电化学电容器的能量密度突破了传统电容器微法级的限制，接近二次电池的十分之一，而功率密度是电池的数十倍，其容量可达几百至上千法拉，具有较高的储存电荷的能力，并具有充放电速度快、效率高、对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽、安全性高等特点，它的出现填补了传统电容器和二次电池之间的空白。

这些储能器件如锂离子电池、钠离子电池以及电化学电容器均由电极（活性物质）、电解液、隔膜、粘结剂以及外壳组成，其中电极是储能器件的核心，由活性物质和导电骨架主城，正负极活性物质是产生电能的源泉，是决定电池基本特性的重要组成部分。碳材料因其价廉易得、工作温度范围宽、比表面积可控、孔隙结构发达、化学稳定性高、生产工艺也比较成熟、对环境友好等优点被广泛应用于制备电极材料。现有技术中对于碳基电极材料的制备主要有化学气相沉积法、模板法和高温热解等，然而，这些方法步骤繁琐、过程复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳基电极材料、其制备方法及储能器件。本发明提供的碳基电极材料的制备方法简单，而且得到的碳基电极材料具有较好的电化学性能。

本发明提供了一种碳基电极材料的制备方法，包括以下步骤：

a）将松针在惰性气氛下进行热处理，得到第一碳基电极材料；

b）将所述步骤a）得到的第一碳基电极材料与碱性物质混合，得到混合物；

c）将所述步骤b）得到的混合物在惰性气氛下进行化学活化，得到第二碳基电极材料。

优选的，所述步骤a）的热处理温度为400℃~1500℃；

所述步骤a）的热处理时间为2小时~12小时。

优选的，所述步骤b）中的碱性物质为氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐。

优选的，所述步骤b）中碱性物质与第一碳基电极材料的质量比为（1~16）:1。

优选的，所述步骤b）的化学活化的温度为800℃~1000℃；

所述步骤c）的化学活化的时间为2小时~12小时。

本发明提供了一种由上述技术方案所述制备方法得到的碳基电极材料。

本发明提供了一种储能器件，其特征在于，电极由上述技术方案所述的碳基电极材料形成。

优选的，所述储能器件为锂离子二次电池，所述电极为正极。

优选的，所述储能器件为钠离子电池，所述电极为正极。

优选的，所述储能器件为电化学电容器。