[發明專利]碳納米管/堿式碳酸鎳鈷復合電極材料及制備方法

有效

• 申請號: 202010025493.X
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111009423B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 衛武濤;趙良才;米立偉;于賀春;陳衛華
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: H01G11/36
• 分類號: H01G11/36;H01G11/56;H01G11/86
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 王紅培

1.一種碳納米管/堿式碳酸鎳鈷復合電極材料，其特征在于：復合電極材料由堿式碳酸鎳鈷均勻包覆在碳納米管表面的管狀電極材料，厚度為10-50 nm，分子式為CNTs@Ni_xCo_1-x(CO₃)_1/2(OH) 0.11H₂O，其中0.3≤x≤0.5；堿式碳酸鎳鈷和堿式碳酸鎳鈷包覆的碳納米管形成了二維網狀結構；

所述的碳納米管/堿式碳酸鎳鈷復合電極材料的制備方法，步驟如下：

（1）將尿素、去離子水、六水合硝酸鎳、六水合硝酸鈷、碳納米管和無水乙醇加入密閉反應釜內，然后攪拌均勻恒溫反應，得到復合電極材料渾濁液；

（2）將步驟（1）復合電極材料渾濁液冷卻至室溫，然后再經過分離、清洗、干燥得到碳納米管/堿式碳酸鎳鈷復合電極材料；

所述步驟（1）中各物質的質量份數為：尿素0.1～2份、去離子水1～10份、六水合硝酸鎳0.05～0.4份、六水合硝酸鈷0.05～1份、碳納米管1-50份、無水乙醇3～8份。

2.根據權利要求1所述的碳納米管/堿式碳酸鎳鈷復合電極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）中反應溫度為70～120℃、恒溫反應6～30 h。

3.根據權利要求1所述的碳納米管/堿式碳酸鎳鈷復合電極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中復合電極材料渾濁液冷卻至室溫之后分成上層清液和下層沉淀物兩層，將上層清液倒出，再用去離子水清洗下層沉淀物并進行抽濾分離處理，分別用去離子水和無水乙醇離心洗滌3～5次，得到碳納米管/堿式碳酸鎳鈷復合濕電極材料；將所述碳納米管/堿式碳酸鎳鈷復合濕電極材料置于60℃的真空干燥箱中干燥6～20 h，得到碳納米管/堿式碳酸鎳鈷復合電極材料。

4.一種固態超級電容器，包括電解液、正極、負極和位于正極和負極之間的無紡布隔膜，其特征在于：所述電解液為PVA/KOH凝膠電解液；所述正極包括權利要求1~3任一項制備的碳納米管/堿式碳酸鎳鈷復合電極材料、導電劑、正極粘合劑和正極集流體，所述碳納米管/堿式碳酸鎳鈷復合電極材料、導電劑和正極粘合劑質量比為(80-A-B)：(30+A)：(20+B)，其中0≤A≤20，0≤B≤10，所述碳納米管/堿式碳酸鎳鈷復合電極材料負載量為3～8 mg/cm²；所述負極包括活性炭、負極粘合劑和負極集流體，活性炭和負極粘合劑的質量比（6～10）：1，活性炭負載量為10～30 mg/cm²。

5.根據權利要求4所述的固態超級電容器，其特征在于：所述導電劑為乙炔黑、導電石墨的一種或多種；正極粘合劑和負極粘合劑為聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯的一種或多種；所述正極集流體和負極集流體為泡沫鎳。

6.權利要求4或5所述的固態超級電容器的制備方法，其特征在于步驟如下：

（1）正極的制備：將碳納米管/堿式碳酸鎳鈷復合電極材料、導電劑和正極粘合劑通過分散混合制得正極漿料，將正極漿料涂覆到正極集流體上，然后干燥、壓片制得正極；

（2）負極的制備：將活性炭和負極粘合劑通過分散混合制得負極漿料，將負極漿料涂覆到負極集流體上，然后干燥、壓片制得負極；

（3）固態超級電容器的組裝：以PVA/KOH凝膠電解質為固體電解質，正極和負極完全浸入PVA/KOH凝膠電解質30 min，然后在它們之間裝配無紡布隔膜，電解液凝固1小時，整個裝置用保鮮膜包裹，制得所述超級電容器。