[發明專利]一種核殼結構電極材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202210236381.8
• 申請日: 2022-03-11
• 公開（公告）號: CN114724867B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 藺華林;趙玉壯;董振標;潘艷婕
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/26;H01G11/30;H01G11/24;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 顧艷哲

本發明涉及一種核殼結構電極材料及其制備方法與應用，制備方法包括：首先將鎳源、第一鈷源、氟化銨、尿素配制成前驅液，將泡沫鎳與前驅液混合并進行水熱反應，得到鎳鈷前驅體；再將鎳鈷前驅體與硫化劑進行水熱反應，得到鎳鈷硫化物；之后將第二鈷源、銅源、硫脲溶于水中，得到電沉積液，并對鎳鈷硫化物進行電沉積，即得到NiCosubgt;2/subgt;Ssubgt;4/subgt;@CuCosubgt;2/subgt;Ssubgt;4/subgt;核殼結構電極材料。與現有技術相比，本發明所制備的NiCosubgt;2/subgt;Ssubgt;4/subgt;@CuCosubgt;2/subgt;Ssubgt;4/subgt;核殼結構電極材料具有優異的電化學性能，其比電容能達到542.5F?gsupgt;?1/supgt;，是NiCosubgt;2/subgt;Ssubgt;4/subgt;電極材料的1.61倍。

技術領域

本發明屬于納米材料及電化學儲能技術領域，涉及一種核殼結構電極材料及其制備方法與應用，尤其涉及一種NiCo₂S₄@CuCo₂S₄核殼結構電極材料及其制備方法與在超級電容器中的應用。

背景技術

為滿足電子設備快速增長的需求，開發優異的儲能設備具有重要意義。超級電容器以其循環壽命長(超級電容器的循環壽命和穩定性很容易超過100萬次循環，而電池電極很難達到這一水平)、功率密度高、充放電電流大以及對環境友好等優勢在儲能領域發揮著越來越重要的作用。超級電容器分為傳統的雙電層超級電容器和贗電容超級電容器兩種，傳統的雙電層超級電容器主要是利用物理電荷吸附的方法來儲存電能，贗電容超級電容器主要是通過表面或者近表面氧化還原反應來進行能量的存儲。超級電容器的儲能機制決定了電化學儲能的效果。近年來，二元過渡金屬硫化物由于具有較低的電負性和較高的電化學活性，受到了科研工作者的廣泛關注。

鎳鈷硫納米片具有較高的孔隙率和豐富的電化學活性位點，有利于增大電極材料與電解液之間的有效接觸面積，從而促進電解質溶液的擴散。作為超級電容器的組成部分，電極材料的結構決定了超級電容器的性能，本發明通過在鎳鈷硫納米片的基礎上電沉積CuCo₂S₄，構造了一種NiCo₂S₄@CuCo₂S₄核殼結構，該結構可以增大電極材料的表面積，提供更多的電化學活性位點，其中，NiCo₂S₄@CuCo₂S₄核殼結構電極材料作為一種贗電容超級電容器電極材料。其主要是通過鎳、鈷、銅之間不同的化合價變化來實現氧化還原反應，存儲和釋放更多的電荷以提高比電容。由于贗電容性電極材料的電荷存儲行為依賴于電極材料的納米結構，因此在實際的實驗中很少能得到它們的理論電容。近年來，過渡金屬(鎳、鈷、銅和錳等)以優異的電化學性能和豐富的天然資源，在儲能電極材料的研究與開發中得到了廣泛應用，但現有的鎳鈷化合物還存在電化學儲能不足，電化學特性并不理想等問題。

發明內容

本發明的目的就是提供一種核殼結構電極材料及其制備方法與應用，通過在NiCo₂S₄表面進行電沉積CuCo₂S₄對NiCo₂S₄進行改性，提高其作為超級電容器電極材料的儲能能力。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種NiCo₂S₄@CuCo₂S₄核殼結構電極材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將鎳源、第一鈷源、氟化銨、尿素配制成前驅液，將載體與前驅液混合并進行水熱反應，得到鎳鈷前驅體；

2)將鎳鈷前驅體與硫化劑進行水熱反應，得到鎳鈷硫化物；