[發明專利]一種鎳鋁雙金屬氫氧化物超級電容器電極材料及其制法

有效

• 申請號: 202010338370.1
• 申請日: 2020-04-26
• 公開（公告）號: CN111508730B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 陳昌弟
• 申請（專利權）人: 宋偉杰
• 主分類號: H01G11/46
• 分類號: H01G11/46;H01G11/86
• 代理公司: 臺州市南方商標專利代理有限公司 33225
• 代理人: 畢勇

本發明涉及超級電容器電極材料技術領域，且公開了一種鎳鋁雙金屬氫氧化物超級電容器電極材料，包括以下配方原料及組分：苯胺、過硫酸鉀、吡咯、釔摻雜鎳鋁雙金屬氫氧化物。該一種鎳鋁雙金屬氫氧化物超級電容器電極材料，以多孔狀Al₂O₃中空微球為模板，制備得到空心結構的層狀釔摻雜鎳鋁雙金屬氫氧化物，比表面積巨大，孔隙結構豐富，可以充分地與電解液潤濕和接觸，暴露出更多的電化學活性位點，釔的摻雜降低了鎳鋁雙金屬氫氧化物的阻抗，促進離子和電荷的傳輸和遷移，釔摻雜鎳鋁雙金屬氫氧化物表面修飾一層殼核結構的苯胺?吡咯共聚物，賦予了電極材料優良的導電性能，拓寬了電化學窗口。

技術領域

本發明涉及超級電容器電極材料技術領域，具體為一種鎳鋁雙金屬氫氧化物超級電容器電極材料及其制法。

背景技術

超級電容器不僅具有電容器快速充放電的特性，又具有電池的儲能特性，是一種介于傳統電容器和充電電池之間的新型儲能裝置，與蓄電池和傳統物理電容器相比，超級電容器具有功率密度高、循環壽命長、工作溫限寬、免維護、綠色環保等優點，超級電容器分為雙電層電容器和法拉第準電容器，雙電層電容器主要是通過純靜電電荷在電極表面進行吸附來產生存儲能量；法拉第準電容器主要是通過法拉第準電容活性電極材料，在表面及表面附近發生可逆的氧化還原反應產生法拉第準電容，實現對能量的存儲與轉換。

目前的超級電容器電極材料主要有碳材料類電極材料，具有大的比表面積、豐富的孔隙結構、內電阻較小的優點，如納米碳纖維、玻璃碳、納米碳管等；金屬氧化物和氫氧化物類電極材料，可以快速發生可逆的電極反應，并且電極反應能深入到電極內部，雙電層電容較大，能量密度較高，如釕氧化物、鈷氧化物、鈷基和鎳基的氫氧化物等；導電聚合物電極材料，能形成網絡式立體結構，電極內電子、離子的遷移可通過與電解液內離子的交換完成，如聚苯胺、聚噻吩等，其中鎳鋁雙金屬氫氧化物具有二維層狀結構，比表面積很大，可以提供雙電層電容，并且鎳鋁可以作為電化學反應的活性位點，通過贗電容效應，但是鎳鋁雙金屬氫氧化物的片層結構之間存在氫鍵，導致粒子之間由于氫鍵吸引而團聚和聚集，導致電化學活性位點被覆蓋，并且鎳鋁雙金屬氫氧化物的導電性能較差，電化學窗口較窄，影響了電極反應的可逆進行，以及電極材料電化學儲能特性。

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種鎳鋁雙金屬氫氧化物超級電容器電極材料及其制法，解決了鎳鋁雙金屬氫氧化物容易團聚和聚集的現象，同時解決了鎳鋁雙金屬氫氧化物的導電性能較差和電化學窗口的問題

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種鎳鋁雙金屬氫氧化物超級電容器電極材料，包括以下按重量份數計的配方原料及組分：8-15份苯胺、12-20份過硫酸鉀、6-10份吡咯、55-74份釔摻雜鎳鋁雙金屬氫氧化物。

優選的，所述鎳鈷雙金屬氫氧化物制備方法如下：

(1)向反應瓶中加入蒸餾水、硫酸鋁鉀和尿素，攪拌均勻后將溶液在微波水熱合成儀中，加熱至170-200℃，進行微波水熱反應30-60min，將溶液使用蒸餾水進行離心洗滌，固體產物干燥后置于馬弗爐中，升溫速率為2-8℃/min，升溫至550-580℃，保溫煅燒2-4h，煅燒產物即為多孔狀Al₂O₃中空球。

(2)向反應瓶中加入蒸餾水和乙醇混合溶劑，兩者體積比為1:1-1.5，加入多孔狀Al₂O₃中空球，攪拌均勻后加入Ni(NO₃)₂、Y(NO₃)₃、尿素和六亞甲基四胺，攪拌均勻后將溶液在微波水熱合成儀中，加熱至150-180℃，進行微波水熱反應2-6h，將溶液分別使用蒸餾水和乙醇進行離心洗滌，并干燥固體產物，制備得到釔摻雜鎳鈷雙金屬氫氧化物。

優選的，所述步驟(1)中的硫酸鋁鉀和尿素的物質的量比為1:1.5-3.5。