[發明專利]一種草酸鎳復合纖維狀氫氧化鎳超級電容器電極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202210080805.6
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114334485B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 魏明志;高興龍;盧啟芳;郭恩言;李前成;張哲;張悅;馮建嵩
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/40;H01G11/44;C01G53/04
• 代理公司: 濟南格源知識產權代理有限公司 37306
• 代理人: 許靜

本發明涉及一種草酸鎳復合纖維狀氫氧化鎳超級電容器電極材料及其制備方法，屬于電容器技術領域。制備方法的步驟包括：稱量氯化鎳與草酸，室溫下溶解于水中，混合均勻；將混合溶液放入高溫反應釜中，160℃?200℃、6?h獲得草酸鎳沉淀；將沉淀清洗，溫烘箱中干燥；稱取草酸鎳、氯化鎳與尿素，室溫條件下置于去離子水中，后放入的高溫反應釜中；將高溫反應釜放入烘箱中保溫，獲得樣品；樣品洗滌并且干燥后即可獲得超級電容器電極材。本發明提高了材料的比表面與電解液的接觸面積，增加了活性位點。

技術領域

本發明涉及一種草酸鎳復合纖維狀氫氧化鎳超級電容器電極材料及制備方法，屬于電容器技術領域。

背景技術

近年來，隨著便攜式電子設備和新能源動力汽車的快速增長，對大功率能源儲存設備的需求成倍增加。考慮對高能量密度以及高功率密度能源儲存的迫切需求，鋰離子電池和超級電容器引起了人們的廣泛研究興趣，其中鋰離子電池具有高能量密度、長的使用壽命，被廣泛應用于可充電儲能裝置中。然而，鋰離子電池有著成本較高且功率密度低的缺點。相比較鋰離子電池，超級電容器由于其具有更高的功率密度、長的循環穩定性能，快速的充放電性能等特點。雖然超級電容器的提出相較于電池較晚，但是其發展速度迅速。因此，在下一代功率設備中，超級電容作為獨立的電源或能量采集器的補充儲能單元，由于其較高的功率密度等優勢，有望在未來的自供電設備中發揮重要作用。

過渡金屬材料被認為是最有潛力的電極材料之一，在眾多的過渡金屬化合物中，鎳基材料由于具有豐富廉價的原料來源、對環境的友好性以及高的理論電容等特點，成為一種很有前途的電極材料。近年來，金屬草酸鎳鹽作為電活性材料被應用于超級電容器中，主要是因為其可逆的電化學氧化還原特性。Wan等合成了微長方體的Ni_0.55Co_0.45C₂O₄，其在電流密度為1?Ag^-1的情況下獲得了562Cg^-1的高比容量。Gao等通過溶劑熱法合成了NiC₂O₄/ZIF-67材料，在1?Ag^-1時其比容量達到1019?Fg^-1。He等合成了NiC₂O₄@NiO核殼分層納米結構材料，其在1?Ag^-1時達到2287.09?Fg^-1的高比電容。

發明內容

本發明針對上述問題，提供了一種草酸鎳復合纖維狀氫氧化鎳超級電容器電極材料及制備方法。本發明通過草酸鎳與纖維狀氫氧化鎳材料復合來減緩充電與放電的氧化還原過程引起的結構破壞，進而提高材料的穩定性與比容量。同時，草酸鎳與纖維狀氫氧化鎳材料復合提高了材料的比表面與電解液的接觸面積，增加了活性位點，進一步提高了比容量。

本發明的技術方案如下：

一種草酸鎳復合纖維狀氫氧化鎳超級電容器電極材料的制備方法，具體步驟如下：

（1）按照1:3的摩爾比稱量氯化鎳與草酸，室溫條件下置放于盛放有去離子水的燒杯中溶解；優選的，氯化鎳與草酸的摩爾質量各為1?mmol和3?mmol；

（2）將步驟（1）中的燒杯置于超聲機內進行超聲20-30分鐘，使溶液混合均勻；優選的，將步驟（1）中的燒杯置于超聲機內進行超聲25分鐘；

（3）將步驟（2）所獲得的混合溶液放入高溫反應釜中，把反應釜放置在160?℃-200℃的烘箱中恒溫6?h獲得草酸鎳沉淀；優選的，將步驟（2）所獲得的混合溶液放入高溫反應釜中，把反應釜放置在180?℃的烘箱中恒溫6?h獲得草酸鎳沉淀；

（4）將步驟（3）所得沉淀用去離子水與乙醇進行交叉清洗，置于50-80?℃溫烘箱中干燥8-16?h；優選的，置于60?℃溫烘箱中干燥12?h；