[發明專利]一種Sr-Bi-O/C復合材料、其制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201811403522.0
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109378221A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 劉云鵬;齊小涵
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/30;H01G11/32;H01G11/36;H01G11/86
• 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Sr?Bi?O/C復合材料、制備方法及其應用，所述復合材料是將平均粒徑為50?200nm的球形Sr?Bi?O材料分散于由碳納米管或石墨烯形成的絮網狀結構中，所述Sr?Bi?O/C復合材料中碳納米管或石墨烯與Sr?Bi?O材料的重量比為1:4～8。本發明的Sr?Bi?O/C復合材料可負載于泡沫鎳上制備超級電容器電極，該電極性能優異，具有較高的比電容量和倍率放電性能，同時循環穩定性能好。

技術領域

本發明屬于超級電容器技術領域，尤其涉及一種Sr-Bi-O/C復合材料、其制備方法及其應用。

背景技術

超級電容器作為一種新興儲能方式，對新能源及分布式微網的發展具有重要意義。目前儲能方式分為物理儲能與化學儲能兩種。飛輪儲能、壓縮空氣儲能、抽水蓄能等物理儲能方式的使用受場地等限制較大，很難實現廣泛應用。化學儲能中，超級電容器與鈉硫電池、全釩電池、液流電池、鋰離子電池等材料相比循環效率高，使用壽命長，能量密度相對較大，能夠實現快速充放電，克服新能源發電技術的不穩定性、不可預測性，并且在電子、電力、汽車等領域都有廣闊的應用前景。

與其他的儲能系統相比，超級電容器具有更高的可靠性，因此使其能夠在各種可靠性較高的應用領域得以廣泛使用，比如作為一些重要工業流程的備用電源。國外研究超級電容器起步較早，技術成熟。它們均把超級電容器作為國家級的重點研究項目，提出了短期以及長期的發展計劃。美國、俄羅斯、日本、韓國的一些公司憑借多年的研究開發和技術積累，目前在世界上處于領先地位，占據了幾乎整個超級電容市場。日本的NEC公司、松下公司、Tokin公司、NCC公司均有超級電容等一系列產品，規格較為齊全，適用范圍廣，占據較大的市場。美國的Maxwell公司的UC系列產品體積小、內阻小、串并聯容易，但價格較高。俄羅斯的ECOND公司對超級電容器已有30多年的研究歷史，該公司代表俄羅斯的先進水平，其產品以大功率產品為主，且有價格優較低，適用于新能源汽車動力源。

電極材料是決定超級電容器性能的最重要的因素，當前商用的超級電容器以高比表面積的碳材料為主，這種材料主要基于雙電層原理儲存電能，具有極高的循環壽命，但是電容量和能量密度相對較低，距離實際應用的要求還有一定的距離。因此如何提高電極材料的電容量是當前超級電容器研究領域的一個關鍵問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種Sr-Bi-O/C復合材料、制備方法及其應用，本發明提供的Sr-Bi-O/C復合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和較長的循環壽命。

本發明提供了一種Sr-Bi-O/C復合材料，所述復合材料是將平均粒徑為50-200nm的球形Sr-Bi-O材料分散于由碳納米管或石墨烯形成的絮網狀結構中，所述Sr-Bi-O/C復合材料中碳納米管或石墨烯與Sr-Bi-O材料的重量比為1:4～8。

優選的，所述Sr-Bi-O材料包括以下方法制備：

(1)將Bi源溶解于去離子水中，然后依次加入Sr源和檸檬酸，并充分攪拌均勻，浸漬8-12h，所述Bi源中Bi元素和Sr源中Sr元素的摩爾比為2-5：1，加入的檸檬酸與Sr源的重量比為0.8-1.5:1；

(2)將浸漬后的混合溶液置于50-90℃恒溫水浴鍋中，并滴入聚乙二醇600，充分攪拌直至形成溶膠即停止滴加，繼續在該恒溫水浴鍋中攪拌脫水形成凝膠，凝膠形成后停止攪拌，并繼續脫水形成原粉；

(3)將制得的原粉在600-1000℃空氣氣氛煅燒6-12h，冷卻至室溫，研磨3-5h后所得黃色粉末即為納米材料Sr-Bi-O。

優選的，所述Sr源選自硝酸鍶，所述Bi源選自硝酸鉍或氧化鉍。

優選的，所述碳納米管或石墨烯包括以下方法制備：

(1)采用多壁碳納米管或石墨烯為原料，并將其溶解于去離子水中，所述多壁碳納米管的外徑小于8nm，且長度為0.5-2m；