[發明專利]LaMnO3

有效

• 申請號: 201910188147.0
• 申請日: 2019-03-13
• 公開（公告）號: CN110033958B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 馬翩翩;雷娜;江國華;于波;劉永坤;曹聰
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/30;H01G11/32;H01G11/46;H01G11/24
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 吉靖

本發明提供LaMnO₃基復合柔性電極材料、制備方法及應用，具有如下優點：（1）采用電沉積方法實現柔性碳布和LaMnO₃的有效復合，不需要添加任何粘結劑和/或導電劑，與之前的化學合成方法相比，原料簡單，環境友好；（2）提出了LaMnO₃等一類鈣鈦礦氧化物作為超級電容器電極材料時的一種新形態，且電沉積方法工藝簡單，易于規模化生產，解決了La系鈣鈦礦氧化物用于電極材料時在大規模生產中的應用難題；（3）沉積產物的厚度和形態可以通過調節電解液中鑭鹽和錳鹽的濃度比、電解液的pH和電沉積的工作參數進行調控，重復性好，可以通過優化制備工藝獲得最佳電化學性能。

技術領域

本發明屬于電極材料技術領域，尤其是涉及LaMnO₃基復合柔性電極材料、制備方法及應用。

背景技術

超級電容器作為一種綠色環保的新型儲能器件，在很多高新技術領域逐漸嶄露頭角。隨著可穿戴和便攜式電子設備的飛速發展，柔性儲能裝置除了應具有優異的電化學性能和循環穩定性之外，還應具有良好的機械性能，這對超級電容器的電極材料及其制備都提出了更高的要求。通常來說，將活性物質原位生長或沉積在柔性的導電基板上是一種非常有效的制備柔性電極的方法，其中，柔性碳布因具有良好的機械強度和電化學穩定性，是柔性基板材料的良好選擇。目前，將柔性碳布與金屬氧化物結合，制備具有三維多層次納米結構的柔性電極材料已獲得了廣泛的關注和研究（O. Y. Yu et al., ACS Appl. Mater.Interfaces, 2018, 10, 3549-3561; W. Chen, et al., ACS Nano, 2014, 8, 9531-9541）。

鈣鈦礦材料獨特的晶體結構使其具備優異的理化性能，各種鈣鈦礦氧化物已成為各類電子元器件的關鍵材料。其實，鈣鈦礦型氧化物的電化學性能研究仍處于起步階段，其反應機理一直都不被重視。直到2014年，科學家在LaMnO₃鈣鈦礦氧化物電極材料研究中，首次提出了“氧嵌入”的電荷存儲機制（J. T. Meford et al., Nature Materials, 2014,13, 726-732），為La系鈣鈦礦氧化物作為電化學活性物質打開了一個全新的局面。La系鈣鈦礦氧化物是一種極具潛力的新型超級電容器電極材料，而且，可以通過調整氧化物晶格中的缺陷類型和數量，來有效的調整并優化鈣鈦礦型氧化物的儲能特性。

目前，對La系鈣鈦礦氧化物用作超級電容器電極材料的研究多集中于粉末態和纖維態。粉末狀鈣鈦礦氧化物一般采用溶膠凝膠法合成前驅體，再經過高溫煅燒合成，在制備過程中大多需使用有機溶劑，這不利于綠色合成的實現。而且，粉末樣品的易團聚性將會降低材料比表面積，進而影響電化學性能。為此，科學家們通過靜電紡絲法制備鈣鈦礦氧化物納米纖維，提高了比表面積，獲得了較大的比電容，但該制備方法較為復雜且耗時，不利于規模化生產。因此，我們提出了在柔性碳布上直接電沉積LaMnO₃等一類鈣鈦礦氧化物以獲得復合電極的方法，將碳布和鈣鈦礦氧化物結合，在保證良好的電化學性能的同時，還兼具柔韌性。而且，電化學沉積方法消除了添加粘結劑和導電劑對材料比電容和穩定性的影響，省去復雜的涂布和壓片工藝，工藝簡單，綠色環保，適合規模化生產。

目前，尚未有文獻或專利報道過通過電化學沉積方法直接在柔性碳布上生長LaMnO₃等一類La系鈣鈦礦氧化物以用作超級電容器電極材料。

發明內容

本發明的第一個目的在于，針對現有技術中存在的不足，提供一種LaMnO₃基復合柔性電極材料的制備方法。

為此，本發明的上述目的通過以下技術方案來實現：

LaMnO₃基復合柔性電極材料的制備方法，所述LaMnO₃基復合柔性電極材料的制備方法包括如下步驟：

1）將柔性碳布根據實際需要進行裁剪，并用濃硝酸在室溫下浸泡處理6~24 h，再用去離子水沖洗干凈，充分干燥待用；