[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

本發明提供了一種碳納米管/堿式碳酸鎳鈷復合電極材料、制備方法及制備的超級電容器，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復合材料，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。本發明提供的碳納米管/堿式碳酸鎳鈷復合電極材料是以尿素、去離子水、無水乙醇、碳納米管、六水合硝酸鎳和六水合硝酸鈷為原料通過一步水熱法制備的，該制備方法簡單、成本低、無污染、效率高，有很廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及超級電容器電極材料領域，具體涉及一種碳納米管/堿式碳酸鎳鈷復合電極材料、制備方法及制備的超級電容器。

背景技術

目前，電極材料利用率低是超級電容器進一步發展的迫切問題之一。傳統的解決方法是通過微納米化的方法增加電極材料與集電極的接觸面積，從而獲得更多的活性位點，進一步提高材料的利用率。然而，傳統的納米材料只能在有限的接觸面上發生反應，測量電容遠遠低于理論電容。突破這一困境，實現高理論電容電極材料和高導電性納米碳材料的完美組合，尤其是在納米碳材料上原位構建納米級活性材料，是目前公認的極具潛力的研究方向，也是一個頗具吸引力的挑戰。

發明內容

本發明提出了一種碳納米管/堿式碳酸鎳鈷復合電極材料、制備方法及制備的超級電容器，利用碳納米管的高導電性的優勢來彌補堿式碳酸鎳鈷作為儲能材料的短板，用于電化學儲能領域。該復合材料具有合成周期短，電化學活性高、穩定性好等特點。

實現本發明的技術方案是：

一種碳納米管/堿式碳酸鎳鈷復合電極材料，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復合材料，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。

所述碳納米管/堿式碳酸鎳鈷復合電極材料，它是由厚度為25 nm的堿式碳酸鎳鈷復合復合在碳納米管上而成的管狀電極材料，分子式為CNTs@Ni_1/3Co_2/3(CO₃)_1/2(OH)0.11H₂O。

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。

所述步驟（1）中反應溫度為70～120℃、恒溫反應6～30 h。

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。