[發明專利]一種高面積容量和高負載量鎳鈷氫氧化物復合電極材料的制備方法

在審

• 申請號: 202011103602.1
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112271084A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 蔡克峰;高明遠;張笑笑
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/30;C25D9/08;C25D7/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

本發明涉及一種高面積容量和高負載量鎳鈷氫氧化物復合電極材料的制備方法，包括以下步驟：(1)取金屬泡沫清洗、干燥后，得到預處理基體，備用；(2)以預處理基體作為工作電極，鉑柱電極作為輔助電極，銀/氯化銀電極作為參比電極，以鎳鹽與鈷鹽的混合溶液作為電解液，通電進行電沉積，即得到鎳鈷氫氧化物復合電極材料。與現有技術相比，本發明制備的儲能材料面積比容量提高約幾十倍，而且保持高的倍率性能以及穩定性，另外工藝簡單，耗時少，成本低，易于產業化推廣。

技術領域

本發明屬于儲能材料技術領域，涉及一種高面積容量和高負載量鎳鈷氫氧化物復合電極材料的制備方法。

背景技術

由于石油和化石燃料的儲存能力有限，自然能源正面臨著枯竭和環境污染的壓力。近年來，隨著電子科學及電子產品的快速發展，開發高容量的儲能器件成為當前學術和產業界的研究熱點，而超級電容器則是其中最具發展潛力的能量存儲材料。傳統的碳基材料主要以雙電層方式進行能量存儲，導致存儲能量有限。贗電容材料在能量存儲過程中，電荷在材料表面不僅通過離子吸附還進行氧化還原反應進行能量存儲，從而大大增加了存儲容量。其中氫氧化鎳，氫氧化鈷作為贗電容材料具有儲量豐富，成本低，理論比容高等優勢但由于負載量與倍率性能以及容量之間存在相互制約關系，導致材料在制備過程中往往低于工業化應用(10mg·cm^-2)的標準，限制了大規模推廣。

因此有必要采取適當的方法對電極材料負載量進行提高，以得到具有優異的電化學性能。

發明內容

本發明的目的就是為了提供一種高面積容量和高負載量鎳鈷氫氧化物復合電極材料的制備方法，以提高電極材料的負載量，得到具有優異電化學性能的復合電極材料。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種高面積容量和高負載量鎳鈷氫氧化物復合電極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)取金屬泡沫清洗、干燥后，得到預處理基體，備用；

(2)以預處理基體作為工作電極，鉑柱電極作為輔助電極，銀/氯化銀電極作為參比電極，以鎳鹽與鈷鹽的混合溶液作為電解液，通電進行電沉積，即得到鎳鈷氫氧化物復合電極材料。

進一步的，所述的金屬泡沫為泡沫銅或泡沫鎳。

進一步的，所述的鎳鹽為硝酸鎳、氯化鎳、硫酸鎳或乙酸鎳中的至少一種。

進一步的，所述的鈷鹽為硝酸鈷、氯化鈷、硫酸鈷或乙酸鈷中的至少一種。

進一步的，鎳鹽與鈷鹽的摩爾比為(0.1-5)：(0.1-5)。

進一步的，電解液中，鎳鹽與鈷鹽的濃度分別為0.01～10摩爾/升(M/L)。

進一步的，步驟(2)的電沉積過程采用循環伏安法，電沉積條件為：電壓窗口從-0.1V～-1.4V，循環伏安掃描圈數為10～80。

進一步的，步驟(2)的電沉積過程采用恒電位法，電沉積條件為：-0.8V～1.1V，沉積時間10min～4h。

進一步的，步驟(2)的電沉積過程采用恒電流法，電沉積條件為：2mA·cm^-2～50mA·cm^-2，沉積時間10min～4h。

進一步的，金屬泡沫的清洗過程具體為：依次采用稀鹽酸，丙酮，去離子水超聲清洗。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

(1)本發明的超級電容器材料，可滿足高負載量的工業化要求，負載量可以達到毫克至幾百毫克不等，可根據材料要求進行調整。