[發(fā)明專利]一種CeO2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110867986.2
• 申請(qǐng)日: 2021-07-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113838679B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊志宇;姚舒允;王詩(shī)雨;嚴(yán)乙銘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01G11/46
• 分類號(hào): H01G11/46;H01G11/86
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種CeO₂復(fù)合MnO_x電極材料的制備及應(yīng)用，屬于材料制備領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)將CeO₂與錳氧化物復(fù)合，從而提高了二氧化錳電極材料的電化學(xué)性能，該方法制備無(wú)需高溫高壓，過(guò)程安全，步驟簡(jiǎn)單，易于操作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電極材料制備領(lǐng)域，主要涉及超級(jí)電容器電極材料的 制備方法。

背景技術(shù)

伴隨著全球人口的快速增長(zhǎng)和城市化進(jìn)程，能源需求不斷增長(zhǎng)。 對(duì)高效、低成本的儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求正在急劇上升，這極大的促進(jìn)了清 潔能源和開(kāi)發(fā)可再生能源儲(chǔ)存設(shè)備的研發(fā)。儲(chǔ)能技術(shù)的研究正試圖跟 上新材料和新器件的發(fā)展。超級(jí)電容器作為一種新型的可再生儲(chǔ)能裝 置，因其充放電速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)、功率密度高而受到廣泛關(guān)注。

超級(jí)電容器也稱為電化學(xué)電容器。是介于傳統(tǒng)電容器和可充電電 池之間的一種新型儲(chǔ)能裝置。它是一種壽命長(zhǎng)、循環(huán)周期長(zhǎng)、功率密 度高的儲(chǔ)能裝置。與傳統(tǒng)的電容器相比，它具有較大的容量、比能量 或能量密度，較寬的工作溫度范圍和極長(zhǎng)的使用壽命；與蓄電池相比 之下，它具有較高的比功率，對(duì)環(huán)境友好的特點(diǎn)。目前，尋找合適的 電極材料來(lái)解決超級(jí)電容器的固有缺陷是最關(guān)鍵的問(wèn)題之一。

在目前常見(jiàn)的電極材料中，過(guò)渡金屬氧化物由于其低成本和高理 論電容而受到廣泛關(guān)注。錳氧化物如氧化錳、四氧化三錳、二氧化錳 是常見(jiàn)的作為電極材料的過(guò)渡金屬氧化物。與大多數(shù)其他過(guò)渡金屬氧 化物相比，MnO_x具有高的理論電容(例如，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法,MnO₂的 理論電容為1370F·g^-1)和寬的正電位窗口(例如，MnO₂、NiO和Co₃O₄的電位窗口分別為1、0.5和0.45V)。然而，低電導(dǎo)率、大體積變化 和在反應(yīng)過(guò)程中易團(tuán)聚限制了其實(shí)際應(yīng)用。

在儲(chǔ)能領(lǐng)域，CeO₂由于其環(huán)境友好、成本低和電化學(xué)氧化還原特 性，是一種有吸引力的候選材料，其納米結(jié)構(gòu)作為一種電化學(xué)活性材 料，對(duì)贗電容有影響。因此，為了解決上述問(wèn)題，目前通過(guò)構(gòu)建CeO₂和MnOx的復(fù)合電極材料，形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建內(nèi)建電場(chǎng)，從而來(lái)提 升的電荷存儲(chǔ)能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的首要目的是制備一種超級(jí)電容器用電極材料。利用CeO₂與錳氧化物復(fù)合，提高錳氧化物的穩(wěn)定性和電化學(xué)性能。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明所述的超級(jí)電容器電極材料，包括以下合成步驟：

步驟1：在室溫下，將金屬鈉鹽(NaNO₃)、金屬錳鹽(MnSO₄·H₂O) 和金屬鈰鹽(Ce(NO₃)₃·6H₂O)固體粉末置于研缽中充分研磨，混合均勻；

步驟2：將步驟1的固體粉末置于管式爐中煅燒，煅燒為空氣氛 圍下在200℃-500℃煅燒20-60min；

步驟3：將步驟2中得到的產(chǎn)品用去離子水、乙醇洗滌、過(guò)濾所 得到的產(chǎn)物，并烘箱干燥，研磨得到CeO₂與錳氧化物復(fù)合電極材料， 記為CeO₂@MnO_x。

每0.3-0.5g MnSO₄·H₂O對(duì)應(yīng)4-8g NaNO₃；

Ce(NO₃)₃·6H₂O、MnSO₄·H₂O的摩爾比為(0.01-0.1):1，優(yōu)選0.05： 1。

本發(fā)明所得材料用于超級(jí)電容器。