[發明專利]一種制備鎳鈷的氧、硫化合物復合薄膜電極的方法

有效

• 申請號: 201710437056.7
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107275108B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 方信賢;杜小娟;張帥;高生輝
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/46;H01G11/86
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 鄧麗;王偉

本發明涉及一種制備鎳鈷的氧、硫化合物復合薄膜電極的方法。采用高溫氧化硫化原位制備，集流體為表面鍍覆鎳鈷磷合金鍍層的導電材料。集流體的制備包括除油、水洗、酸洗、水洗、化學鍍鎳鈷磷、水洗、干燥。復合薄膜電極高溫氧化硫化原位制備方法包括集流體浸泡過飽和硫化物溶液、高溫氧化硫化步驟。制備的復合薄膜電極具有蜂窩煤狀的多孔結構特征，當用于超級電容器電極時，具有內阻小、耐熱耐蝕性好、比電容高、電極材料薄膜與集流體間結合力高等優點。制備的復合薄膜電極比電容達1.34 F/cm²。本發明提供的高溫氧化硫化原位制備方法具有投資少、工藝操作簡單、重復性好和適合產業化生產等特點。

技術領域

本發明屬于二維薄膜電極材料制備技術領域，特別涉及一種高溫氧化硫化原位制備鎳鈷的氧、硫化合物復合薄膜電極方法。

背景技術

超級電容器因具有功率密度高，循環穩定好和可快速充放電等特點，在智能電網、新能源汽車、太陽能和風能發電、消費電子等領域存在廣泛的應用。研究開發超級電容器用的新型電極材料，是該研究領域主要研究方向。研究表明，過渡族金屬氧化物具有較高的比電容和電荷存儲能力，但過渡族金屬氧化物的導電性較差。與此相比，過渡族金屬硫化物則具有較好的導電性能。文獻檢索發現，用導電性較好的過渡族金屬硫化物摻雜，改善過渡族金屬氧化物電極的導電性能的復合過渡族金屬氧、硫化合物電極的文獻鮮見報道。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種制備鎳鈷的氧、硫化合物復合薄膜電極方法，具體包括以下步驟：

（1）集流體基體預處理：將集流體基體進行除油、水洗、酸洗和水洗處理；

（2）集流體制備：將預處理的集流體基體置于鎳鈷磷化學鍍液中，在集流體基體表面均勻鍍覆鎳鈷磷合金鍍層，然后水洗，干燥；

（3）浸泡法涂覆硫化物溶液：將上述集流體浸泡于過飽和硫化物溶液中，使集流體表面獲得均勻的硫化物液膜；

（4）高溫氧化硫化：將表面均勻涂覆硫化物液膜的集流體置于含氧的加熱設備中進行高溫氧化硫化，反應溫度為330 ~ 420 ℃，反應時間為1 ~ 2小時，在集流體表面原位制備鎳鈷的氧、硫化合物復合電極材料膜，取出冷卻后即得到鎳鈷的氧、硫化合物復合薄膜電極。

步驟（1）中所述的集流體基體優選純鐵箔，但不僅限于純鐵箔，還包括金屬鎳箔、泡沫鎳、不銹鋼箔、銅箔等導電性能良好的金屬或導電性良好的非金屬如碳材料。

步驟（2）中所述的化學鍍鎳鈷磷鍍液為高溫堿性鍍液，化學鍍溫度為（82±1）℃，化學鍍時間為30 ~ 120分鐘，優選30分鐘。鎳鈷磷合金鍍層中鎳、鈷和磷的質量分數范圍依次為30% ~ 50%、40% ~ 64%和6% ~ 10%，優選的質量分數依次為45.99%、46.01%和8.00%。鎳鈷磷合金鍍層中鎳和鈷元素為原位制備鎳鈷的氧、硫化合物復合薄膜電極時，參與化學反應的成膜合金元素。

步驟（3）中的過飽和硫化鈉溶液，硫化物中的硫為原位制備時參與形成鎳鈷的氧、硫化合物復合薄膜的成膜元素；集流體在過飽和硫化物溶液中的浸泡時間為1 ~ 2分鐘。上述所述過飽和硫化物溶液，優選過飽和硫化鈉溶液，但不僅限于過飽和硫化鈉溶液，也可為其它可溶性過飽和硫化物溶液，如過飽和硫化鉀和過飽和硫化銨溶液等。

步驟（4）中所述的集流體表面均勻涂覆過飽和硫化鈉液膜，在高溫下，環境中的氧、集流體表面覆蓋的硫化鈉與集流體表面的鎳鈷直接反應，在集流體表面原位生成鎳鈷的氧、硫化合物復合電極膜，加熱表面涂覆硫化鈉溶液的集流體的設備為普通箱式電阻爐，反應溫度為330 ~ 420 ℃，優選為350℃，反應時間為1 ~ 2小時。上述所述的加熱設備優先箱式電阻爐，但不僅限于箱式電阻爐，也可為其它形式的加熱恒溫設備。

有益效果：與已報道的過渡族金屬氧化物和硫化物電極大多數采用水熱法制備相比，本發明提供的一種制備鎳鈷的氧、硫化合物復合薄膜電極方法，具有以下優點：