[發明專利]一種超級電容器用鈷鎳水滑石電極材料的制備方法及應用

在審

• 申請號: 201710626350.2
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN107369566A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 楊文;黃宏斌;賴國勇;趙文君;馮艷艷
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/86
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種超級電容器電極材料的制備方法，特別是一種鈷鎳水滑石電極材料的的制備方法及應用。

背景技術

由于石油、煤、天然氣等化石能源日趨短缺，且燃燒化石能源產生的氣體對環境的污染越來越嚴重，人們都在研究替代化石能源的新能源，如太陽能、風能、核能、新能源電池等，并且取得了一定的進展。由于這些能源的不可控性、造價昂貴以及能源儲存問題一直都未得到有效解決，因此具有高能量密度和功率密度的超級電容器有望成為新能源的儲存設備。

氫氧化鈷和氫氧化鎳均有α和β兩種不同的晶型，其中β晶型的氫氧化鎳和氫氧化鈷結構相似，為六方晶系水鎂石結構，OH^-離子呈六方緊密堆積，層間無水分子或其它陰離子的嵌入，層間距較小；而α晶型的氫氧化鎳和氫氧化鎳則是類水滑石結構，層與層之間含有陰離子和水分子。因此，與β晶型的氫氧化鎳和氫氧化鈷相比，α晶型的氫氧化鎳和氫氧化鎳具有較大的層間距，在充放電過程中，較大的層間距為電荷的移動提供通道，使電荷擴散阻力變小。

α晶型氫氧化鎳具有很高的理論比電容，但導電性較差，導致其倍率性能和穩定性能不高；而α晶型氫氧化鈷具有很好的導電性，且與α晶型氫氧化鎳具有類似的微觀結構。所以，制備鈷鎳水滑石可兼顧兩者的優勢，發揮兩者的協同作用，獲得更高的比電容和更好的循環穩定性。

發明內容

本發明的目的是為了能夠利用α晶型氫氧化鈷和氫氧化鎳各自的優點， 擴大其作為電極材料在超級電容器的應用范圍，提供一種鈷鎳水滑石電極材料的制備方法及應用。

鈷鎳水滑石的制備方法具體步驟為：

（1）稱取0.263 g六水合硫酸鎳和0.562 g七水硫酸鈷加入到100 mL燒杯中，向燒杯加入70 mL去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上勻速緩慢攪拌，直至固體充分溶解。

（2）稱取0.63 g六次甲基四胺加入到步驟（1）所得溶液中，繼續攪拌使六次甲基四胺全部溶解在溶液中。

（3）將步驟（2）所得溶液轉移到100 mL聚四氟乙烯內襯的反應釜中，將反應釜置于95 ^oC烘箱中反應10 小時，待其反應結束后冷卻至室溫。

（4）將步驟（3）所得產物進行減壓抽濾，用蒸餾水洗滌5~7次后，再用無水乙醇洗滌2~3次；將洗滌后的樣品置于鼓風干燥箱80 ^oC下干燥12小時，即得到鈷鎳水滑石。

本發明制備工藝簡單，不需要再引入其它的插層陰離子，所制得的鈷鎳水滑石能很好的用于超級電容器電極材料。

附圖說明

圖1為本發明實施例所制得的鈷鎳水滑石掃描電鏡圖。

圖2為本發明實施例所制得的鈷鎳水滑石的比電容隨電流密度的變化曲線圖。

具體實施方式

實施例：

（1）稱取0.263 g六水合硫酸鎳和0.562 g七水硫酸鈷加入到100 mL燒杯中，向燒杯加入70 mL去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上勻速緩慢攪拌，直至固體充分溶解。

（2）稱取0.63 g六次甲基四胺加入到步驟（1）所得溶液中，繼續攪拌使六次甲基四胺全部溶解在溶液中。

（3）將步驟（2）所得溶液轉移到100 mL聚四氟乙烯內襯的反應釜中，將反應釜置于95^oC烘箱中反應10小時，待其反應結束后冷卻至室溫。

（4）將步驟（3）所得產物進行減壓抽濾，用蒸餾水洗滌6次后，再用無水乙醇洗滌3次。將洗滌后的樣品置于鼓風干燥箱80 ^oC下干燥12 小時，即得到鈷鎳水滑石。

將本實施例所制得的鈷鎳水滑石與粘結劑（PVDF）及乙炔黑按照85:10:5的質量比，在瑪瑙研缽中研磨均勻，加入少量氮甲基吡咯烷酮研磨至糊狀，均勻涂抹在1cm²的泡沫鎳上，然后在100 ^oC下干燥12小時，在10 MPa下進行壓片并稱重，即制得超級電容器電極材料。將制得的超級電容器電極材料置于2.0 mol/L的KOH電解液中，常溫下在CHI660D電化學工作站分別進行循環伏安曲線、恒電流充放電曲線和穩定性的測試。經測試發現，所得超級電容器電極材料具有較高的比電容，樣品在不同電流密度下的比電容值見圖2。