[發明專利]一種超級電容器的電極材料、制備方法及應用

有效

• 申請號: 202010867176.2
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112002564B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 于占軍;王獻立;曾凡光;杜銀霄;袁慶新;李明玉;付林杰;陳冬霞;麻華麗
• 申請（專利權）人: 鄭州航空工業管理學院
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/24
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 崔瑞迎

本發明涉及超級電容器電極材料的制備領域，具體來說是一種超級電容器的電極材料、制備方法及應用，由如下方法制得：經晶化反應在泡沫鎳薄膜上生長氫氧化鎳，再經過水熱反應在氫氧化鎳薄膜上負載碳纖維，形成碳纖維?氫氧化鎳?泡沫鎳?氫氧化鎳?碳纖維結構的電極材料，氫氧化鎳的負載量為0.3?0.7mg/cm²，碳纖維的負載量為0.6?0.9mg/cm²。本發明克服現有技術超級電容器的循環穩定性差的技術問題，制備得到一種結構穩定性高且循環穩定性好的電極材料，并將此電極材料應用于超級電容器中。

技術領域

本發明涉及超級電容器電極材料的制備領域，具體來說是一種超級電容器的電極材料、制備方法及應用。

背景技術

隨著全球氣候變暖，資源匱乏，生態環境日益惡化，對化石燃料的依賴不僅使其即將枯竭，而且給環境帶來的危害越來越明顯，為此風能、核能、太陽能、海洋能等新能源的開發利用逐漸得到了高度重視，為了能夠充分開發利用這些能源，需要與之相配合使用的儲能設備，近幾十年來國內外發展起來了一種新型儲能元件-超級電容器，超級電容器是一種介于電池和電容器之間的能量儲存器件，具有充放電效率高、功率密度大、循環壽命長、環境友好等特點，已被廣泛應用于交通、移動通信、信息技術、航空航天和國防科技等領域。

現有技術的電極材料，大多情況下通過沉積的方式實現金屬氫氧化物或金屬氧化物的沉積，例如申請號為201510300879.6，申請日為2015.06.03，名稱為一種多孔鎳基碳纖維復合材料及其制備方法的專利申請，其先在碳纖維布襯底上沉積納米鎳金屬薄膜，而后將納米鎳金屬薄膜轉化為多孔納米鎳金屬薄膜，最后將多孔鎳金屬薄膜的表層鎳氧化為氫氧化鎳得到所述多孔鎳基碳纖維復合材料；此文件雖然克服了碳纖維的比容量低的缺陷，也克服了氧化鎳和氫氧化鎳的導電性較差的技術問題，但是在碳纖維布襯底上通過磁控濺射的方式沉積鎳之后，不可避免的使得鎳或氫氧化鎳在充放電循環中易于發生脫落，從而在循環1500圈以后容量保留率逐漸開始下降，無法保證使用壽命。

發明內容

針對上述存在的技術不足，本發明的目的是提供了一種超級電容器的電極材料、制備方法及應用，本發明克服現有技術超級電容器的循環穩定性差的技術問題，制備得到一種結構穩定性高且循環穩定性好的電極材料，并將此電極材料應用于超級電容器中。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種超級電容器的電極材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將泡沫鎳進行清洗處理，得到處理泡沫鎳；

(2)將步驟(1)的處理泡沫鎳浸泡于稀酸溶液中3-4h后，得到表面處理泡沫鎳；

(3)將步驟(2)的表面處理泡沫鎳進行表面晶化反應，所得晶化產物經洗滌、抽濾、干燥后得到氫氧化鎳-泡沫鎳-氫氧化鎳薄膜；

(4)將碳纖維進行表面氧化處理，得到酸化碳纖維；

(5)將步驟(4)的酸化碳纖維和步驟(3)的氫氧化鎳-泡沫鎳-氫氧化鎳薄膜共同加入至水中，于160-200℃水熱條件下反應6-8h，得到超級電容器的電極材料。

優選的，所述步驟(1)的清洗處理方法為：將泡沫鎳浸泡于丙酮中并超聲，再將泡沫鎳浸入至濃度為0.1mol/L的HCl溶液中超聲，置于去離子水中超聲，常溫干燥至質量不再發生變化。

優選的，所述步驟(2)中的稀酸溶液采用體積分數為37％的稀鹽酸或稀硫酸溶液。

優選的，所述步驟(3)中表面晶化反應的方法為：將所述步驟(2)的表面處理泡沫鎳浸泡于二甲胺水溶液、三乙醇胺水溶液或尿素水溶液中，其中水的體積分數為20-30％，于180-240℃下晶化16-24h。