[發明專利]一種Cu摻雜α-Co(OH)2

在審

• 申請號: 202010782306.2
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111876808A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 陸海彥
• 申請（專利權）人: 蘇州柯諾思高新材料有限公司
• 主分類號: C25D9/04
• 分類號: C25D9/04;C25D7/00;H01G11/24;H01G11/30;H01G11/86
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本發明公開了Cu摻雜α?Co(OH)₂互聯接結構納米片復合電極的制備方法，涉及納米復合材料制備技術領域，采用含銅離子的電沉積液作為電沉積液，制備Cu摻雜α?Co(OH)₂納米片復合電極，顯著提升了α?Co(OH)₂納米片復合電極的循環穩定性能，同時使得納米片復合電極的厚度變薄且多孔化，提高了α?Co(OH)₂納米片復合電極的電容性能。

技術領域

本發明涉及納米復合材料制備技術領域，尤其涉及Cu摻雜α-Co(OH)₂互聯接結構納米片復合電極的制備方法。

背景技術

超級電容器因具有高功率密度、良好的循環穩定性、安全環保等優點，得到了更廣泛的關注。其中，納米電極材料的發展對超級電容器的發展起到了至關重要的推動作用。超級電容器的電極材料主要有碳基材料、金屬氧化物、金屬氫氧化物和導電聚合物等。金屬氧化物及氫氧化物作為電極材料因具有較高的理論容量而廣泛應用。相對于氧化物來講，以Co(OH)₂和Ni(OH)₂為代表的氫氧化物可以獲得更高的比容量。Co(OH)₂和Ni(OH)₂是兩種具有高活性的過渡族金屬氫氧化物， Co(OH)₂作為超級電容器的電極材料有著特殊的層狀晶體結構，層間距較大，因此，電解質離子可在層間快速的嵌入與脫嵌，使其具有良好的電化學性能。在堿性電沉積液中充放電時，發生兩步氧化還原反應，首先被氧化成CoOOH, 接著進一步被氧化成CoO₂。Co(OH)₂的理論容量為3460 F g^-1, 遠高于RuO₂的理論容量。但實際容量卻遠低于該理論容量，這是由于電極材料的利用率較低造成的，即Co(OH)₂沒有充分地與電沉積液接觸并完全發生儲能化學反應，以及導電性較差，導致容量衰減，循環穩定性變差。

目前大部分研究通過將氫氧化物與導電集流體復合或制備三維納米結構的電極活性物質來提高電極的導電性、電容性及循環穩定性。其中三維納米結構的電極活性物質的制備方法有水熱法、溶劑熱法、球磨法和固相反應法等。

除此之外，電化學沉積方法也被用來制備電極材料，該方法清潔廉價、可控性強、適于規?；a。通過對電化學沉積電流、電位、溶液濃度、pH值、溫度以及所用基底等條件的控制，可以方便地控制材料的形貌及性能。

采用電化學沉積法制備的具有互聯接結構的α-Co(OH)₂納米片復合電極，能有效提高電極材料與電沉積液的接觸，使得α-Co(OH)₂充分參與到存儲電荷的電化學反應中，獲得較高的電容容量。銅的摻雜使得α-Co(OH)₂納米片的厚度變薄且多孔化，提升了材料的循環穩定性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術中互聯接結構的α-Co(OH)₂納米片復合電極的缺陷，提供了Cu摻雜α-Co(OH)₂互聯接結構納米片復合電極的制備方法，大幅提高了α-Co(OH)₂納米片復合電極的循環穩定性。

本發明提供了Cu摻雜α-Co(OH)₂互聯接結構納米片復合電極的制備方法，包括如下步驟：

基底預處理，裁切基底至預定尺寸，超聲酸洗去除基底表面雜質，超聲洗滌去除基底表面殘留酸液和雜質，干燥，備用；

電化學沉積，配置包含0.01-0.02M鈷離子和0.2-0.4M氯化銨的混合液，再加入銅鹽溶液，使得銅離子的摩爾量為鈷離子摩爾量3-10%，攪拌均勻，將處理后的基底作為工作電極，鉑電極作為對電極，在上述混合液中進行電化學沉積，得到Cu摻雜α-Co(OH)₂納米片復合電極。