[发明专利]一种高分散、高活性水合二氧化钌电极材料制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学电源领域，特别地涉及一种高分散、高活性水合二氧化钌电化学电极材料制备方法。

背景技术

随着各国政府对新能源及相关功能材料的重视，越来越多的研究者和机构开始重视超级电容器(Supercapacitor, Ultracapacitor)的发展，其主要原因在于，作为一种新型电化学储能器件，超级电容器结合了传统物理电容器与化学电池的优点，一方面，相对于物理电容器，它有更高的能量密度，静电容量能达数百甚至上千法拉；另一方面，相比电池，它有更高的功率密度和超长的循环寿命。因此，在新能源领域，超级电容器的未来前景被广泛看好。

按照储能原理的不同，超级电容器一般分为两大类：一类是基于电极/电解质界面电荷分离所形成的电双层（Electrical Double Layer）原理储能，另一类是基于电极表面快速的氧化还原反应所产生的法拉第“准电容”原理储能。按照电极构造分类不同，超级电容器又可分为对称型(Symmetric)和非对称型(Asymmetric；也称混合型，Hybrid)两类，前者以活性碳-活性碳(CC)最为常见，最典型的例子为美国Maxwell公司的产品，后者以活性碳-金属氧化物(CMO)最为常见，典型的例子为活性碳-氧化镍(CNiO)和氧化钽-二氧化钌(TaRuO)。其中，水合二氧化钌(RuO₂.xH₂O)具有极高的比电容(比活性碳大1倍以上)和金属一般的导电性，因此，在军事航天等国防和特定领域具有重要应用，特别是阳极为五氧化二钽、阴极为水合二氧化钌构成的混合型超级电容器，因其具有优异的频率响应特性和高低温稳定性而在国防领域独霸天下。

在已有的技术中，作为钽钌超级电容器的核心部件，水合二氧化钌材料的制备主要有3种[尹斌传，郭丽等. 超级电容器氧化钌电极材料的研究进展.电源技术, 2006,130(6):436-438]，一种是直接热分解，其优点是制备工艺简单，但缺点是比电容较低(一般小于380F/g)；另一种是胶体法，即反应在胶体环境中进行，所得的比电容较高；还有一种方法就是电化学法，但电化学法制备工艺较为复杂，且不易大规模制备。目前，改进的胶体法(即溶胶凝胶方法)由于制备方法相对简单、所需设备及控制条件较少，且容易大规模制备而被广泛采用。但该方法存在的主要技术问题是产品颗粒较大(一般大于5μm)，分散性不好，这意味着部分物质不能发挥其活性功能，导致二氧化钌的用量增加，由于钌是贵金属元素，从成本方面考虑，需要从技术上进一步加以解决。而目前尚未有相关的技术出现。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种高分散、高活性水合二氧化钌电化学电极材料制备方法。

本发明提出一种高分散、高活性水合二氧化钌电极材料制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1） 在制备水合二氧化钌的反应合成体系中，加入一定剂量阴离子表面活性剂； 

2） 严格控制合成体系反应前的PH值和温度；

3） 加入反应物；

4） 减压水洗过滤，干燥，烧结，球磨。

其中，所述制备水合二氧化钌的反应合成体系是三氯化钌与碳酸氢铵或碳酸铵或碳酸氢钠或碳酸钠的反应合成体系。

其中，所述阴离子表面活性剂为十二醇硫酸钠、十二烷基苯磺酸纳、雷米邦A、乙酸基十二烷基磺酸钠、月桂酰基甲胺乙酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或几种。

其中，所述阴离子表面活性剂的加入量为0.05%-5.0%质量百分比。

其中，所述PH值在5.5-8.5之间。

其中，所述反应温度在-20-60℃之间。， 

相对于现有技术，本发明制备的水合二氧化钌电极具有更高的分散性和比电容，可广泛应用于国防及民用等化学储能领域。

具体实施方式

下面结合具体实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例1：