[發明專利]一種Li-Sb-Mn/C電極材料、其制備方法及泡沫鎳電極片

有效

• 申請號: 201710361675.2
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN106971857B
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 劉云鵬;李雪;李樂;齊小涵;韓穎慧;宋利黎;李玉娟
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H01G11/32
• 分類號: H01G11/32;H01G11/30;H01G11/86;H01G11/24;H01G11/48
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明提供了一種Li?Sb?Mn/C的制備方法，包括：將Li源溶解于去離子水中，通過金屬針管噴到鉑片上，然后在噴有鋰源溶液的鉑片上涂覆Sb源和Mn源薄層并煅燒，分離獲得Li?Sb?Mn材料；將所述Li?Sb?Mn材料與炭材料混合后進行水熱反應，得到Li?Sb?Mn/C電極材料。本發明還提供了上述電極材料、泡沫鎳電極及超級電容器。本發明采用靜電噴霧沉積法合成了Li?Sb?Mn?C納米材料，其具有海綿狀多孔膜結構，具有高的比表面積，可提供更多的電化學活性位點用于儲存電能，從而獲得高的比電容量。實驗結果表明，該工作電極性能優異，具有較高的比電容量和倍率放電性能，良好的循環穩定性能。

技術領域

本發明屬于超級電容器技術領域，尤其涉及一種Li-Sb-Mn/C電極材料、其制備方法及泡沫鎳電極片。

背景技術

21世紀以來，全球經濟飛速發展，隨之產生的環境污染與能源危機也越來越受到人們的廣泛關注。在資源短缺、生態破壞的壓力下，各國紛紛響應減少碳排放的口號，太陽能、地熱能、風能等新能源其儲量大、開發潛力大、環境友好等優勢成為了研究的重點。但是新能源發電不可人為控制、發電量不穩定等缺陷成為了其發展的瓶頸。儲能技術作為一種備用容量，能夠在一定程度上克服新能源發電的波動性，為其大規模接入電網提供了可能。

現有的儲能技術中，超級電容器可靠性相對較高，與新能源發電相配合可降低其隨機性，提高工作人員對其發電量的控制水平，充分發揮太陽能、地熱能、風能等環境友好、儲量大、開發潛力大的優勢。此外，超級電容器能夠應用在各種需要高效儲能的領域，例如電動汽車、新型火車、通訊設備、電子設備及軍事武器等領域。

21世紀初全球超級電容器市場總額約10億美元，2011年則達14億美元，美國權威金融機構預測，未來20年全球超級電容器市場總額將以復合年增長率(CAGR)26.93％的速度發展。我國作為全球最大的制造、生產國家，超級電容器的發展也緊隨全球潮流，2010年市場總額已超過1億美元。盡管超級電容器近年來發展迅速，其能量密度仍為限制其未來發展的重要問題。

鋰離子超級電容作為混合型超級電容綜合了傳統雙電層電容和贗電容的優勢，既能提供較大的比表面積又能實現高度可逆的氧化還原反應。受鋰離子電池成功發展普及的影響，越來越多的科研機構與超級電容公司展開了有關鋰離子超級電容的研究。其突出特點是：(1)擁有更高的功率密度，在大電流應用場合特別是高能脈沖環境，可以更好的滿足功率要求。(2)充放電循環時間很短，遠遠小于蓄電池的充放循環時間。(3)可以滿足長期使用，無須維護。(4)具有更寬的工作溫度范圍，可以-45～85℃的范圍內正常工作。

電極材料作為超級電容器的重要組成部分之一，影響了超級電容器的電化學性能。因此，獲得較高的比電容量、倍率放電性能和循環穩定性能的電極材料是目前的主要研究方向之一。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種Li-Sb-Mn/C電極材料、其制備方法及泡沫鎳電極片，本發明提供的Li-Sb-Mn/C電極材料用作超級電容器電極時電化學性能優異，具有較高的比電容量、倍率放電性能和循環穩定性能。

本發明提供了一種Li-Sb-Mn/C電極材料的制備方法，包括：

將Li源溶解于去離子水中，通過金屬針管噴到鉑片上，然后在噴有鋰源溶液的鉑片上涂覆Sb源和Mn源混合物薄層并煅燒，分離獲得Li-Sb-Mn材料；

將所述Li-Sb-Mn材料與炭材料混合后進行水熱反應，得到Li-Sb-Mn/C電極材料。

在一個具體實施例中，所述Li源選自碳酸鋰、硝酸鋰或氫氧化鋰；所述Sb源選自三氧化二銻、五氧化二銻或氫氧化銻；所述Mn源選自二氧化錳、硫化錳或氫氧化錳；所述炭材料選自活性炭或石墨烯。

在一個具體實施例中，所述Li源、Sb源和Mn源的摩爾比為3～5:1:5～7，優選為4:1:6。