[發明專利]超級電容器用復合電極及其制備方法

有效

• 申請號: 201710524566.8
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107275106B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 王浩;萬厚釗;張軍;李朗;汪漢斌;劉向
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: H01G11/28
• 分類號: H01G11/28;H01G11/30;H01G11/68;H01G11/86
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明公開一種超級電容器用復合電極及其制備方法，其包括泡沫鎳、鎳納米線以及Ni?Co化合物，鎳納米線、Ni?Co化合物由外向內依次對稱設置在泡沫鎳兩側，鎳納米線生長在泡沫鎳上作為集流體和Ni?Co化合物活性材料的生長基底。通過在泡沫鎳上生長鎳納米線作為集流體，有效提高了集流體的活性物質擔載量，并提升了單位面積電荷存儲能力；同時，所述鎳納米線作為NiCo化合物活性材料的生長基底，促進了電極的倍率特性和循環壽命，并表現出突出的電化學性能。且本發明所述超級電容器用復合電極的制備方法簡便、成本低廉，得到的NiCo化合物/鎳納米線/泡沫鎳復合電極是一個比容量高、循環穩定性強的超級電容器用復合電極。

技術領域

本發明涉及超級電容器和新能源領域，具體涉及一種超級電容器用復合電極及其制備方法。

背景技術

超級電容器是一種新型的儲能器件，它較電容器有著更高的能量密度，較傳統的電池比有著更高的功率密度以及良好的循環壽命。在某些條件下能產生電池所無法達到功效，例如電動汽車啟動、加速和爬坡時，傳統的鋰離子難以滿足需求或不足，而具有高功率密度的超級電容器則恰好能彌補這方面的需求。

超級電容器的性能完全取決于電極材料，在過往的研究中，以釕、銥金屬氧化物制成的超級電容器展現出了良好的性能，但因成本過高、生產污染大等原因而限制了其應用。之前的研究重點在于過渡金屬氧化物上，但因為材料導電性差也使得器件無法表現較高的性能。在以往的電極制備當中，大多采用將活性材料與粘合劑通過壓片的方式置于泡沫鎳、碳纖維等集流體上制備成電極進行測試，這種材料間不完全的接觸以及粘合劑的殘留會使極片產生較低的接觸電阻。從而降低性能。本發明以在鎳納米線上直接生長活性材料為研究方向，避除傳統電極材料制備的弊端，從而獲取較低成本且性能適用的超級電容器。

發明內容

本發明針對現有技術存在的問題，提出一種超級電容器用復合電極及其制備方法，使生長在泡沫鎳上的鎳納米線為活性物質提供了生長基底和導電通道的作用，同時也解決了電極循環穩定性的技術問題。

為達到上述技術目的，本發明的技術方案提供一種超級電容器用復合電極，其包括泡沫鎳、鎳納米線以及Ni-Co化合物，所述鎳納米線、Ni-Co化合物由內向外依次對稱設置在泡沫鎳兩側，其中，所述鎳納米線生長在泡沫鎳上作為集流體和Ni-Co化合物活性材料的生長基底。

一種超級電容器用復合電極的制備方法，所述超級電容器用復合電極的制備方法包括如下步驟：

S1、將泡沫鎳加入摩爾濃度為1mmol/L～30mol/L氯化鎳和質量濃度為60％～95％的水合肼按體積比1.5～30制成混合溶液中，然后進行加熱反應并清洗干燥，獲得鎳納米線/泡沫鎳復合基底；

S2、將氯化鎳、氯化鈷按摩爾比0.5～2制成的混合溶液，并向混合溶液中加入與金屬元素摩爾比為0.5～2的沉淀劑，然后向混合溶液中插入步驟S1中制得的鎳納米線/泡沫鎳復合基底，進行加熱反應并清洗干燥，獲得NiCo氫氧化物/鎳納米線/泡沫鎳復合電極。

本發明所述超級電容器用復合電極及其制備方法，其通過在泡沫鎳上生長鎳納米線作為集流體，有效提高了集流體的活性物質擔載量，并提升了單位面積電荷存儲能力；同時，所述鎳納米線作為NiCo化合物活性材料的生長基底，促進了電極的倍率特性和循環壽命，并表現出突出的電化學性能，在電極應用方面具有很好的應用價值。且本發明所述超級電容器用復合電極的制備方法簡便、成本低廉，得到的NiCo化合物/鎳納米線/泡沫鎳復合電極是一個比容量高、循環穩定性強的超級電容器用復合電極。

附圖說明

圖1是本發明超級電容器用復合電極結構的截面示意圖。

圖2是本發明實施例1得到的NiCo氫氧化物/鎳納米線/泡沫鎳復合電極進行循環穩定性曲線；

圖3是本發明實施例1得到的NiCo氫氧化物/鎳納米線/泡沫鎳復合電極的倍率性能曲線；