[發(fā)明專利]鈷、鋅摻雜氫氧化鎳復合電極材料的電沉積制備方法

無效

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• 申請日: 2012-01-04
• 公開（公告）號: CN102426925A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發(fā)明（設計）人: 金政;李博弘;趙東宇;田園
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: H01G9/04
• 分類號: H01G9/04;C25D5/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發(fā)明涉及一種摻雜氫氧化鎳復合電極材料的制備方法，特別涉及乙醇-水體系中采用電沉積法制備一種鈷、鋅摻雜氫氧化鎳復合電極材料的制備方法。

背景技術

超級電容器是一種介于蓄電池和傳統(tǒng)介電質(zhì)電容器之間的新型的儲能元件，具有高比能量、良好的可逆性和長循環(huán)壽命，以其潛在應用于混合型或純電動汽車為背景而為人矚目。超級電容器容量的不斷提高，對電極材料儲電量的要求也越來越高。氫氧化鎳由于具有較好電容性能近年來引起廣泛關注。

純的氫氧化鎳電極材料的活性物質(zhì)利用率較低，充放電過程中穩(wěn)定性較差。為了提高活性物質(zhì)的利用率，改善電極性能，須加入活性添加劑。在氫氧化鎳電極中添加的元素主要有：Co、Cd、Zn、Mn等。常用的添加方式為直接在Ni(OH)₂粉末中摻入相應鹽或在電極表面包復一層金屬的氫氧化物或氧化物，但這兩種方法存在工藝復雜、混合不均一、粒徑較大等缺點，故本發(fā)明采用制備方工藝更簡單的電沉積法。

電沉積法是在外加電源的作用下，在陰極上還原析氫產(chǎn)生OH^-，與沉積液中的Ni²⁺反應生成氫氧化鎳在陰極沉積析出。電沉積法的優(yōu)點是制備方法簡單，工藝條件易控，能夠利用共沉積技術在沉積物中摻入活性添加劑。本發(fā)明直接在基體上沉積電極材料，省去了將電極材料涂覆在基體的工序及涂覆電極材料時膠黏劑的使用，使電極材料在基體上分布更均勻、利用率更高，避免了膠黏劑的加入對電極材料電阻的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決純氫氧化鎳循環(huán)穩(wěn)定性差，現(xiàn)有的復合工藝復雜等技術問題；而提供了鈷、鋅摻雜氫氧化鎳復合電極材料的電沉積制備方法.

本發(fā)明中鈷、鋅摻雜氫氧化鎳復合電極材料的電沉積制備方法，其特征在于鈷、鋅摻雜氫氧化鎳復合電極材料的電沉積制備方法是按下述步驟進行的：

步驟一、將泡沫鎳基體材料用乙醇或丙酮清洗，再用雙輥機壓制成薄片，烘干備用；

步驟二、按Ni(NO₃)₂·6H₂O與Co(NO₃)₂·6H₂O摩爾比為1∶(0.05～0.9)、Ni(NO₃)₂·6H₂O與Zn(NO₃)₂·6H₂O摩爾比為1∶(0.0005～0.03)、Ni(NO₃)₂·6H₂O與蒸餾水的摩爾比為1∶(3～30)、Ni(NO₃)₂·6H₂O與乙醇的摩爾比為1∶(1～13)的配比將Ni(NO₃)₂·6H₂O、Co(NO₃)₂·6H₂O、Zn(NO₃)₂·6H₂O、蒸餾水和乙醇混合，在100～200rpm條件下攪拌0.1～1h，獲得電沉積液；

步驟三、以步驟一處理后的泡沫鎳基體材料為陰極，以石墨電極為陽極，在步驟二所得到的沉積液中進行電沉積，沉積電壓為1.5～4V，沉積時間為0.5～2h，得到鈷、鋅摻雜氫氧化鎳復合電極材料。

本發(fā)明獲得的鈷、鋅摻雜氫氧化鎳復合電極材料在沉積時形成Ni_1-y-xCo_xZn_y(OH)₂固溶體，改善了氫氧化鎳的晶體結構，其中加人鋅能夠增強Ni-O鍵，增強鎳原子和氧原子相互作用，提高結構穩(wěn)定性，有利于循環(huán)壽命，降低氫氧化鎳的電離能，從而提高躍遷能，即促進電子在體系中的傳遞，同時鋅在強電解液中可以溶出，形成一些孔隙，降低質(zhì)子擴散極化，有利于質(zhì)子擴散，顯著改善氫氧化鎳的電位性能；加入鈷可以提高放電電位，增強電極材料導電性降低歐姆極化，提高活性材料的利用率，提高氧氣析出過電位，即提高充電效率。