[發明專利]一種超級電容器電極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110973324.3
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113628897A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 孫雯
• 申請（專利權）人: 沛縣科魯新能源技術服務中心
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/26;H01G11/46;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京盛凡佳華專利代理事務所(普通合伙) 11947
• 代理人: 陳文麗

本申請公開了一種超級電容器復合電極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將硝酸鐵以及鉬酸鈉、十二烷基氨基丙酸依次加入到丙三醇和乙醇溶液中，超聲混合均勻，進行溶劑熱反應；結束后將產物用去離子水和乙醇離心洗滌；(2)將步驟(1)的產物溶于去離子水中，隨后加入鉬鹽和鎳鹽和PVP，超聲混合均勻后，轉移到水熱釜中進行超聲水熱反應；(3)將步驟(2)的產物于300?450℃下進行高溫熱處理，得到空心核殼結構的Fe₂Mo₃O₈?NiMoO₄，將該復合材料應用于超級電容器，表現出較高比電容、優異的倍率性能以及循環穩定性。

技術領域

本申請涉及超級電容器技術領域，尤其是涉及一種超級電容器電極材料、制備和應用。

背景技術

由于能源危機的日趨嚴重化，以及過度依賴化石能源以維持工業生產等社會活動所以發的一系列環境問題，探索全新的，可持續發展的，可再生的，并且具備一定程度環境友好型特質的可替代能源及能源存儲系統迫在眉睫。超級電容器是一種介于蓄電池和傳統電介質電容器之間的新型儲能裝置，其通過電解質離子與電極之間的氧化還原反應或雙電層效應來實現電荷儲存，超級電容器具有高功率密度、電容量大、充放電效率快、使用壽命長等優點，對環境污染小，是一種應用前景廣闊的綠色能源電化學裝置。作為影響超級電容器性能的核心因素，電極材料的選取至關重要，過渡金屬氧化物物理論電容高，被認為是非常有前景的一類電極材料，然而常規的過渡金屬氧化物容易團聚，比表面積較低，導致材料的利用率不高，因此通過合理設計材料的微觀形貌結構，提高過渡金屬氧化物材料的電化學性能是非常有必要的。

發明內容

本發明通過溶劑熱-超聲水熱方法，制備出空心核殼結構的Fe₂Mo₃O₈-NiMoO₄，有效地增加電極材料的比表面積和電解液的接觸面積，從而改善電極材料儲能性能。

一種超級電容器復合電極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟

(1)將硝酸鐵以及鉬酸鈉、十二烷基氨基丙酸依次加入到丙三醇和乙醇溶液中，超聲混合均勻，進行溶劑熱反應；結束后將產物用去離子水和乙醇離心洗滌；

(2)將步驟(1)的產物溶于去離子水水中，隨后加入鉬鹽和鎳鹽和PVP，超聲混合均勻后，轉移到水熱釜中進行超聲水熱反應，超聲功率為200-300w；

(3)將步驟(2)的產物于300-450℃下進行高溫熱處理，得到空心核殼結構的Fe₂Mo₃O₈-NiMoO₄空心球。

優選的，丙三醇和乙醇的體積比例為1：(1-2)；

優選的，溶劑熱的反應溫度為180-200℃；反應時間為10-20h；

優選的，水熱的反應溫度為180-200℃；反應時間為10-20h；

優選的，熱處理的時間為30-60min；

優選的，硝酸鐵以及鉬酸鈉摩爾比為2:3，鉬鹽和鎳鹽摩爾比為1:1。

技術效果：

本發明制備的為Fe₂Mo₃O₈通過溶劑熱法并調加入十二烷基氨基丙酸控材料微觀形貌，形成納米空心結構，電極材料的比表面積得以增加，因此，電極材料與電解液的接觸面積增大，提高了鋰離子的傳輸效率，通過引入PVP并且水熱過程中持續超聲，避免了NiMoO₄顆粒的迅速長大，納米的NiMoO₄可以均勻的負載于Fe₂Mo₃O₈的外表面，兩者形成異質結加快了電荷轉移速率，具有較高比電容、優異的倍率性能以及循環穩定性。