[發明專利]一種高性能卷心菜狀異質結構的電極材料的制備方法

有效

• 申請號: 202011581007.9
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112863887B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 武祥;趙德鵬;戴美珍;劉恒岐
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/30;H01G11/86
• 代理公司: 沈陽銘揚聯創知識產權代理事務所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

本發明屬于電極材料制備領域，具體地而言為一種高性能卷心菜狀異質結構的電極材料的制備方法。該方法包括：對泡沫鎳預處理，將2?3mmol乙酸鎳、4?5mmo乙酸鈷，2?3mmol鉬酸鈉，30?40mmol氟化銨，2?5g尿素溶入60?100ml水中，攪拌、反應、冷卻、清洗以及干燥得到制備的樣品；將8?9mmol硫化鈉溶于60?70ml去離子水中，磁力攪拌45min,然后將制備的樣品轉入此溶液中，轉入反應釜中，并在80?90℃下保溫12h,自然冷卻到室溫，用無水乙醇和去離子水進行清洗3次，對所制備的樣品60℃下保溫6h進行干燥得到成品。解決材料形貌不均一，合成方法無法精確控制，導電性能不好，與集流體粘附性不好等問題。

技術領域

本發明屬于電極材料制備領域，具體地而言為一種高性能卷心菜狀異質結構的電極材料的制備方法，可用于電池，電容器以及電催化等相關領域。

背景技術

當前，為了解決能源短缺和由傳統能源使用而產生的環境污染問題，全世界很多國家都在快速研究發展各類無污染高性能的儲能技術，有兩類備受關注的儲能器件，分別是二次電池和超級電容器。目前，電池的電解液的危險系數比較高，當儲能裝置在能量轉化的同時，也會產生熱量，當這些熱量累積到一定程度可能會導致器件的損壞甚至引發事故。與電池不同的是，超級電容器是一種相對來說比較新型的安全儲能裝置。它結合了傳統電容器以及電池的部分特性。然而，由于反復充電和放電后氧化還原反應過程中固有的低電子電導率和結構不穩定性，它們中的大多數受倍率性能的影響，其循環壽命大大受損。盡管商業化的超級電容器可以提供比傳統固態電解電容器更高的能量密度(大約5Wh/kg)，但仍明顯低于電池(高達200Wh/kg)和燃料電池(高達350Wh/kg)。因此，在不犧牲其倍率能力和循環壽命的情況下，提高電池型超級電容器的能量密度具有挑戰性并且至關重要。如何設計與控制超級電容器的電極材料的微觀形貌與結構很大程度上影響器件的電化學性能。鎳-鈷硫化物(CoNi2S4)具有比單組分硫化物(NiSx和CoSx)更高的電化學活性和更高的容量，這是由于可能發生的氧化還原反應數量更多。更重要的是，CoNi2S4和MoS2的電導率比對應氧化物(NiCo2O4和MoO3)的電導率至少高兩個數量級。目前，已經廣泛研究了NiCo2S4基材料及其異質結構作為電極材料并用于超級電容器。基于電極材料的形貌具有非常大影響對材料的電化學性能。常規的提升電極材料的方法主要包括摻雜，構筑異質結構等。在各種方法中，異質結構的通常制備方法為首先制備單一的電極材料。然后通過二次生的方式來構筑異質結構，第三步對其進行硫化處理，得到相應的硫化物異質結構。以常規的這種方式得到異質結構需要三步反應。通過不同材料直接的協同效應來提升材料的電化學性能。但是，通過這種方式構筑的異質結構。往往存在一些問題，例如，由于第一層的材料比表面不平整，同時由于材料表面粗糙度不同，導致二次反應過程中不同位置的表面結合力以及形核的速率不同。這樣所制備的材料往往會出現局部性能好，局部性能不好，并且材料不均一的現象。

另外，常規的電極材料的制備的策略是采用所制備的材料、導電劑以及粘結劑按照一定的比例進行混合研磨，然后，采用涂布的方式來制備電極材料，以這樣的方式所制備的電極材料具有電極材料的制備沒法精確控制。同時，由于導電劑和粘結劑的存在，使得整個電極材料質量偏高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種高性能卷心菜狀異質結構的電極材料的制備方法，解決材料形貌不均一，合成方法無法精確控制，導電性能不好，與集流體粘附性不好等問題。

本發明是這樣實現的，

一種高性能卷心菜狀異質結構的電極材料的制備方法，該方法包括：

1)對泡沫鎳進行預處理，去離子水中超聲半小時，然后用酒精進行超聲處理半小時，重復三次，最后將泡沫鎳放入到真空干燥箱中干燥；