[发明专利]超级电容器电极材料钴镍氧化物复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电极材料的制备方法，尤其是涉及一种超级电容器电极材料钴镍氧化物复合材料的制备方法。

背景技术

随着社会的发展，人们对能源需求也越多，但是由于传统的化石能源不能再生，并且给环境带来严重的污染，因此人们在寻求环境友好的、可再生的、利用率高的新能源。伴随新能源的开发，也迫切需要开发新的高效、低成本、环保、高性能的能源转换和储存系统，因此，超级电容器应运而生。超级电容器也称电化学电容器，它是一种在性能上比传统电容器更优异的电容器，比传统的电容器能量密度高上百倍，同时又具有功率密度高、可快速充放电、使用寿命长、维护简单等优点，被广泛应用于电动汽车、信息技术、移动通讯设备、国防科技等领域，从而引起了科研工作者的广泛关注(林立华，等.应用化工，2011，40(6)：1095-1099；庞旭，等.表面技术，2009，38(3)：77-79；张治安，材料导报，2004，18(7)：30-33)。

超级电容器的电极材料主要有三种：碳材料、导电聚合物、过渡金属氧化物。其中过渡金属氧化物由于具有高的比电容和优异的循环可逆性，因此被认为是最理想的电极材料。在过渡金属氧化物电极材料中，由于钴和镍的氧化物具有价格低廉，电化学性能好，比电容较高，容易制备等优点，从而引起人们的广泛的关注。

因为钴氧化物和镍氧化物有不同的结构，将两种氧化物复合后制备的材料会有空穴的存在，经常复合后的电极材料会有化学性能显著地提高。已有很多文献证明复合的钴镍氧化物电极能显著的提高电极的电化学性能(叶磊.吉林大学，2013；莫丽萍.西北师范大学，2008；原长洲.新疆大学，2006)，但不同的制备的方法得到的复合电极电容相差较大，因此尚需进一步研究钴镍氧化物复合电极的制备，从而进一步提高电极的电化学性能。

中国专利CN102874884A公布了一种超级电容器电极材料氧化镍的制备方法，包括：将六水合硝酸镍Ni(NO3)2·6H2O和聚乙烯吡咯烷酮PVP溶解于甲醇和水中，并搅拌，制得混合溶液；然后将上述混合溶液倒入聚四氟乙烯水热反应釜中，在150-200℃水热条件下反应3-24小时，后冷却反应釜至室温，离心所得到的产物，洗涤，干燥；将干燥后的样品煅烧；所得到的样品为超级电容器电极材料。本发明的方法简单、绿色环保，低成本，适于大规模生产，制备得到的多孔花状NiO电极材料不仅具有较高比电容，同时具有良好的电化学稳定性，是一种优良的超级电容器电极材料。但该方法采用了甲醇作为反应溶剂，而甲醇是一种易挥发的有毒溶剂，因为沸点较低，在高温下反应容易产生危险。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种超级电容器电极材料钴镍氧化物复合材料的制备方法，同时可以简单，快速，大规模制备该材料而满足实际应用。

氧化镍电子导电性能较差，因此利用率不高，为提高其利用率及电化学性能，需要对氧化镍进行掺杂和表面改性处理。大量研究表明，Co是一种有效提高氧化镍电化学性能的添加剂。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种超级电容器电极材料钴镍氧化物复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将四水合乙酸镍(C₄H₆NiO₄·4H₂O)与四水合乙酸钴(C₄H₆CoO₄·4H₂O)溶解于乙二醇和水的混合液中，搅拌5-60分钟后加入葡萄糖，再继续搅拌5-60分钟，制得混合溶液；

(2)将上述混合溶液倒入水热反应釜中，将水热反应釜放入鼓风干燥箱中，100-200℃下反应2-48小时，然后冷却水热反应釜至室温，得到反应产物；

(3)离心步骤(2)所得反应产物，并洗涤、干燥，将干燥后的样品放入马弗炉中煅烧，即得到钴镍氧化物复合材料。

步骤(1)中四水合乙酸镍与四水合乙酸钴的混合物与葡萄糖的配比为2～8mmol／0.001～0.05g。

步骤(1)中四水合乙酸镍与四水合乙酸钴的摩尔比为1：9～9：1。

步骤(1)中乙二醇与水的体积比为20：1～０.05：1。

所述的水热反应釜为聚四氟乙烯衬底的水热反应釜。

步骤(2)中混合溶液在水热反应釜中的填充度为80％。

步骤(3)所述的洗涤为分别用去离子水和乙醇洗涤。

步骤(3)所述的煅烧的温度为300-500℃，煅烧的时间为20-600分钟。