[發明專利]一種泡沫鎳-NiO/MnO2

在審

• 申請號: 202210140378.6
• 申請日: 2022-02-16
• 公開（公告）號: CN114496596A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 竇樹梅;譚丹;李慧勤;衛粉艷;任莉君;趙微微
• 申請（專利權）人: 寶雞文理學院
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/24;H01G11/28;H01G11/30;H01G11/46
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 謝歡

本發明涉及超級電容器電極材料的制備領域，具體來說是一種泡沫鎳?NiO/MnO₂一體化電極材料、制備方法及應用，泡沫鎳?NiO/MnO₂一體化電極材料由如下方法制得：將純凈泡沫鎳加入至含有尿素的鎳鹽溶液中超聲，得到處理泡沫鎳，將處理泡沫鎳加入至MnSO₄溶液中，制得中間體材料，將中間體材料經晶化反應在泡沫鎳薄膜上生長氫氧化鎳和氫氧化錳，再經過含氧環境下煅燒，制得泡沫鎳?NiO/MnO₂一體化電極材料，并將其做為正極材料應用于超級電容器中。本發明制得的電極材料實現了NiO和MnO₂均勻且穩定富集于泡沫金屬集流體上，并制得NiO/MnO₂復合材料，克服現有技術采用導電劑、膠粘劑導致的技術缺陷。

技術領域

本發明涉及超級電容器電極材料的制備領域，具體來說是一種泡沫鎳-NiO/MnO₂一體化電極材料、制備方法及應用。

背景技術

隨著全球氣候變暖，資源匱乏，生態環境日益惡化，對化石燃料的依賴不僅使其即將枯竭，而且給環境帶來的危害越來越明顯，為此風能、核能、太陽能、海洋能等新能源的開發利用逐漸得到了高度重視，為了能夠充分開發利用這些能源，需要與之相配合使用的儲能設備，近幾十年來國內外發展起來了一種新型儲能元件-超級電容器，超級電容器是一種介于電池和電容器之間的能量儲存器件，具有充放電效率高、功率密度大、循環壽命長、環境友好等特點，已被廣泛應用于交通、移動通信、信息技術、航空航天和國防科技等領域。

根據所使用的電極材料，超級電容器可以分為以下兩大類：以活性炭等碳材料為電極的雙電層超級電容器和以金屬氧化物或導電聚合物為電極材料的贗電容超級電容器或稱“法拉第準電容器”。贗電容超級電容器充放電過程中伴隨有H⁺或OH^-嵌入和脫出的吸附電容或發生電化學氧化還原反應引起的電容，可實現二維或準二維的體相儲電，大大增加了儲電能力；金屬氧化物中的氧化釕比容量高、導電性好、在電解液中非常穩定，是目前性能最為優良的超級電容器電極材料，但是由于釕屬于稀有貴金屬，資源有限，價格過高，對環境有污染，無法在短期內進行規模化生產，尋找低成本高性能的替代材料是當今的研究熱點。

過渡金屬及過渡金屬氧化物因為具有較高的理論電容量，因此受到廣泛的關注，是極具有潛力的新一代電池材料；其中鎳的氧化物具有較高的理論比容量、廉價和環境友好等優點，受到了較多的研究。

具有納米結構的二氧化錳納米顆粒或薄膜用于超級電容器電極已經受到了廣泛關注；基于納米結構的特點，二氧化錳具有高的比表面積，有利于最大限度浸潤電解液，縮短離子擴散路徑，促進在電極表面發生氧化還原反應，從而提高充放電倍率特性和比電容。

現有技術已經公開了雙金屬氧化物即氧化鎳/氧化錳的復合材料，然后應用在電化學的實例中；結果表明，這種復合雙金屬氧化物具有協同作用，能夠提高超級電容器的性能，但是超級電容器在制備工作電極過程中，除了需要氧化鎳/氧化錳的復合材料以外，還需加入導電劑和膠粘劑，膠粘劑的加入會引起內阻的增大從而抑制電子傳輸，導電劑和膠粘劑的同時加入不僅會增大工作電極的重量，而且會隨著超級電容器使用周期的延長導致導電劑和膠粘劑脫落，從而影響電容器的性能，所以制備一種能夠于泡沫金屬集流體表面均勻、穩定富集的氧化鎳/氧化錳復合材料的電極材料是十分有必要。

發明內容

針對上述存在的技術不足，本發明的目的是提供了一種泡沫鎳-NiO/MnO₂一體化電極材料、制備方法及應用，本發明制得的電極材料實現了NiO和MnO₂均勻且穩定富集于泡沫金屬集流體上，并制得NiO/MnO₂復合材料，克服采用導電劑、膠粘劑導致的技術缺陷。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種泡沫鎳-NiO/MnO₂一體化電極材料的制備方法，包括如下步驟：