[發明專利]一種Mn0.12Co0.94Ni0.51O2超薄納米片超級電容器材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310423352.3
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN103451699A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 胡俊青;李高;李文堯;徐開兵;鄒儒佳;孫建慶;王滕
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C25D9/04
• 分類號: C25D9/04;H01G11/46;B82Y40/00
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達

技術領域

本發明屬于超級電容器材料的制備領域，特別涉及一種Mn_0.12Co_0.94Ni_0.51O₂超薄納米片超級電容器材料的制備方法。

背景技術

當今社會，化石能源日益短缺，人類面臨著嚴重的能源與環境問題。研發環境友好的能量貯存和回收裝置，是解決能源問題的有效途徑之一。超級電容器是近年來發展起來的一種新型儲能裝置，具有功率密度高、使用壽命長、工作溫度寬及充放電迅速等優異特性。在通訊、汽車、電力、鐵路、國防、消費型電子產品等方面有著巨大的應用價值和市場潛力，引起了國內外科學家的廣泛興趣。眾所周知，超級電容器電極材料主要有三大類，即多孔碳材料、導電聚合物和過渡金屬氧化物。

在這些材料中,過渡金屬氧化物因化合價豐富，其比電容一般是碳材料的2～3倍，引起了廣大科研工作者的普遍關注。目前，單一過渡金屬氧化物材料存在倍率性或循環穩定性差的問題[H.Jiang?et?al.Energy?Environ.Sci.,2011,4,1813.]，對過渡金屬氧化物的研究已從單一材料轉移到了三元乃至多元復合材料，然而多元復合材料的制備方法比較復雜[J.P.Liu?et?al.Adv.Mater.,2011,18,2076]，因此發展一種簡單的合成方法成為一項重要的挑戰。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種Mn_0.12Co_0.94Ni_0.51O₂超薄納米片超級電容器材料的制備方法，該方法制備方法操作簡單，不需要復雜設備，成本低廉；得到的產品具有優異的倍率性能以及超長循環壽命，可大大拓展電化學電容器材料的制備方法與應用領域。

本發明的一種Mn_0.12Co_0.94Ni_0.51O₂超薄納米片超級電容器材料的制備方法，包括：

（1）將體積比為1:1:1的硝酸錳溶液、硝酸鈷溶液、硝酸鎳溶液混合，獲得均一溶液后加入一定量的添加劑，再次混合均勻，得到電解液；

（2）采用三電極系統電化學沉積技術，恒電位法進行電沉積電解液，沉積20-40分鐘，反應完成后將樣品送入真空干燥箱干燥，后續在管式爐中退火處理2-3小時，即得Mn_0.12Co_0.94Ni_0.51O₂超薄納米片超級電容器材料。

所述步驟（1）中硝酸錳溶液、硝酸鈷溶液、硝酸鎳溶液的濃度均為0.5M。

所述步驟（1）中添加劑為二甲基亞砜。

所述步驟（1）中添加劑的用量為硝酸錳溶液、硝酸鈷溶液、硝酸鎳溶液混合溶液總體積的5%～10%。

所述步驟（2）中三電極系統電化學沉積技術為：三電極電沉積池中裝入電解液，選擇Ag/AgCl作為參比電極，對電極為石墨電極，以石墨紙為集流體。

所述步驟（2）中依托Autolab電化學工作站平臺，采用恒電位法進行電沉積電解液。

所述步驟（2）中恒電位法進行電沉積電解液的電壓為-1V。

所述步驟（2）中干燥為：在60-80℃下干燥3-5h。

所述步驟（2）中退火為：在管式爐中，200-300℃下退火2-3h，期間升溫速率控制在1-10℃min^-1。

所述步驟（2）中所得的Mn_0.12Co_0.94Ni_0.51O₂超薄納米片厚度為10±5納米。

本發明制備的Mn_0.12Co_0.94Ni_0.51O₂納米片具有良好的電化學性能性，倍率性能優且循環25000次后比電容仍有初始值的103%。