[發明專利]一種花狀磷化鈷酸鎳材料、制備方法及應用

有效

• 申請號: 202110283343.3
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN112960706B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 尹寶熠;郝亮;李曉干;王晨
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;C01G51/00;H01G11/26;H01G11/30;H01G11/86
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

一種花狀磷化鈷酸鎳材料、制備方法及應用，制備過程中：首先，將葡萄糖溶解于去離子水中，攪拌后放入反應釜中進行水熱反應，洗滌、烘干后得到碳納米球材料；其次，將六水合硝酸鈷、六水合硝酸鎳、尿素加入去離子水和無水乙醇的混合溶液中，攪拌后放入反應釜中進行水熱反應，洗滌、烘干；最后，將樣品、次亞磷酸鈉分別置于兩個坩堝中，并將其一前一后放在馬弗爐中，次亞磷酸鈉置于前，通入氮氣加熱得到花狀磷化鈷酸鎳材料電極材料。經過電化學測試證明，本發明花狀磷化鈷酸鎳材料具有優異的充放電性能和循環穩定性，在70A/g的充放電流下，比電容量為466F/g；具有反應條件容易控制，制備工藝簡單，所得產品一致性好的優點，有利于鈷酸鎳的工業化生產。

技術領域

本發明屬于超級電容器領域，涉及一種通過化學方法制備花狀磷化鈷酸鎳電極材料，尤其涉及一種花狀磷化鈷酸鎳材料、制備方法及應用。

技術背景

在21世紀，由于自然能源的迅速消耗，導致產生嚴重的環境危機，驅使我們應盡快尋找清潔，可持續的能源。在這方面，通過儲能技術的發展是解決上述問題的重要途徑。在當今社會，已經開發了一系列能量存儲設備，例如電池和超級電容器。在與其他儲能設備，超級電容器由于具有高功率密度，長循環穩定性以及使用安全等優點，具有巨大的應用潛力。但是，目前超級電容器的能量密度不足以滿足其商業應用，而出現大多數問題都可以歸因于具有明顯缺陷的材料，這些缺陷阻止了電化學反應的發生。因此，超級電容器的能量密度是可以通過電極材料的設計和制備來進行提高。

現如今用于超級電容器的電極材料主要分為三大類：碳材料、金屬氧化物材料和導電聚合物材料。其中金屬氧化物材料作為高能量、大功率超級電容器的電極材料，因其具有高電容、高導電性、低電阻等優點而成為一種很有吸引力的材料。特別，鈷酸鎳材料將簡單過渡金屬氧化物結合到一起，具有超高比電容。然而，它們的倍率性能由于電導率的不足限制快速電子傳輸速率。另外，在實際生產中的鈷酸鎳材料極易發生界面的不規則團聚現象，從而會出現電極在充放電過程中的體積膨脹變化過大，而出現了材料粉化甚至掉落的現象，使得超級電容器在充放電過程中穩定性能變差，經過多次循環充放電后的導電性能下降。

發明內容

本發明的目的是針對上述問題或不足，提出了一種通過化學方法合成花狀磷化鈷酸鎳電極材料的制備方法提高材料的比表面積，使電解液與電極材料更好的接觸，提供了更多的活性位點；通過三維雜化納米結構，縮短了電子和離子傳輸距離，使材料的導電性提高，增加電子和離子的傳輸速度，增強了器件的贗電容容量，進而提高超級電容器的能量密度和功率密度。

為了達到上述技術目的，本發明采用的技術方案為：

一種花狀磷化鈷酸鎳材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，制備碳納米球材料：

(1.1)室溫下，將葡萄糖溶解于去離子水中，攪拌10-12h得到葡萄糖溶液，其中，每100-150ml去離子水中加入20-30g葡萄糖。

(1.2)將步驟(1.1)得到的葡萄糖溶液移至內襯為聚四氟乙烯的水熱反應釜中進行水熱反應，溫度為170-190℃，反應時間為3-5h。

(1.3)再將水熱反應后的產物利用離心機進行固液分離，并用去離子水和無水乙醇對所得固體產物進行多次洗滌，將所得固體產物放置于烘干箱中進行烘干得到碳納米球材料。

步驟2，制備花狀鈷酸鎳材料：