[發明專利]一種高能量密度的電極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711237497.9
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108010741B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 麻季冬;朱君秋;連志翔;張棟興;吳杭健;張厚安
• 申請（專利權）人: 廈門理工學院
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/46;H01G11/86
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識產權代理事務所(普通合伙) 35222
• 代理人: 郭福利;魏思凡

本發明提供一種高能量密度的電極材料及其制備方法，涉及電化學技術領域。一種高能量密度的電極材料，包括金屬基體和形成于所述金屬基體表面的復合金屬氧化物涂層，復合氧化物涂層包括SnO₂、Co₃O₄和RuO₂，其中，Sn、Co和Ru的摩爾比為1～4:2～5:4。其制備方法為：對金屬基體進行刻蝕，并配置得到Sn、Co和Ru的復合金屬鹽溶液，將復合金屬鹽溶液涂在金屬基體上，在280?300℃條件下熱氧化處理20～50min。制備方法簡單，易于操作，制得的電極材料有效減少了釕的用量，具有很高的比電容值，具有廣闊的市場應用前景。

技術領域

本發明涉及電化學材料領域，且特別涉及一種高能量密度的電極材料及其制備方法。

背景技術

超級電容器由于其擁有著遠高于蓄電池的比功率以及比容量，目前作為一種新型電化學儲能裝置會被廣泛重視，具有高能量密度的超級電容器及其關鍵材料一直是人們研究開發的熱點。

超級電容器通常被分為雙層電容器和法拉第準電容器兩種，兩者的電極材料分別為高比表面積碳材料和過渡金屬氧化物和導電聚合物。金屬氧化物基于自身的氧化還原反應可獲得很高的贗電容，RuO₂材料電極擁有高比容量、低電阻率的良好特性，使用RuO₂材料制備的超級電容器擁有非常重要的研究前景及用途。但釕價格昂貴，限制其商業化的應用。降低含釕電極的原料成本和制作成本是實現其商業化的關鍵。

發明人研究發現，通過添加其他金屬組元可提高氧化釕的分散性，增大電極的結構缺陷，可有效提高電極的活性。現有技術中，通常是通過水熱法或濺射法沉積以制備釕的二元氧化物從而提高電極的活性，但是，上述制備方法復雜，且對電極活性的提升有限。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高能量密度的電極材料，此電極材料通過三種晶體結構不同的金屬氧化物，采用科學合理的配比，有效提高電極的電容性能。

本發明的另一目的在于提供一種高能量密度的電極材料的制備方法，步驟簡單、易于操作、適用于工業化大規模生產。

本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。

本發明提出一種高能量密度的電極材料，包括金屬基體和形成于所述金屬基體表面的復合金屬氧化物涂層，所述復合氧化物涂層包括SnO₂、Co₃O₄和RuO₂，其中，Sn、Co和Ru的摩爾比為1～4:2～5:4。

本發明提出一種高能量密度的電極材料的制備方法，包括以下步驟：

S1，對金屬基體進行表面刻蝕處理；

S2，分別配置得到Sn、Co和Ru的金屬鹽溶液，然后按照Sn、Co和Ru的摩爾比將Sn、Co和Ru的金屬鹽溶液混合溶解于乙醇中，得到復合金屬鹽溶液；

S3，將復合金屬鹽溶液涂覆在經表面刻蝕處理的所述金屬基體表面，烘干固化后，在280-300℃條件下熱氧化處理20～50min。

本發明實施例的有益效果是：

通過Sn、Co和Ru的混合，得到三元復合金屬氧化物，電極材料的組織結構和電化學性能發明明顯改變。改善了氧化釕的分散性，形成高密度的結構缺陷，有效提高了電極的活性點密度和電化學粗糙度，復合金屬氧化物電極的比電容達到780～1161F/g。此外，采用涂覆然后進行熱氧化處理，制備方法簡單，參數易于控制，適用于大規模工業化生產。

附圖說明