[实用新型]应用于电化学储能装置的电极

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应用于电化学储能装置的电极。

背景技术

化石能源枯竭和全球气候变暖使人们对可再生能源的利用日益重视，大力发展清洁能源汽车也成为不可逆转的趋势。高效的能量储存和转换技术是可再生能源利用和发展电动汽车的关键技术之一。超级电容器(supercapacitors)，也称电化学电容器(electrochemical capacitors)，是一类性能介于物理电容器和二次电池之间的新型储能器件，兼有物理电容器高比功率和电池高比能量的特点。由于具有功率密度高、循环寿命长、能瞬间大电流快速充放电、工作温度范围宽、安全、无污染等特点，超级电容器在电动汽车、不间断电源、航空航天、军事等诸多领域有广阔的应用前景，引起了国内外研究者的广泛关注，成为当前化学电源领域的研究热点之一。

用作超级电容器电极的电极活性材料主要有碳材料、过渡金属氧化物/氢氧化物和导电聚合物。碳材料作为电极活性材料时，主要靠电解液与电极活性材料表面形成的双电层进行储能，能量密度相对较低。金属氧化物/氢氧化物和导电聚合物利用材料表面发生的法拉第反应进行储能，能量密度比较高。由于具有较高的理论容量，金属氧化物/氢氧化物成为研究热点。氢氧化镍作为电极活性材料具有较高的理论比容量，但是目前商用的球形氢氧化镍颗粒比较大，比表面较小，用作电容器电极活性材料时，比容量较低。

现有技术中电极的制备方法通常是将作为电极材料的氢氧化镍粒子、粘合剂及水混炼来制备电极合剂糊料。接着，将该电极合剂糊料填充至由具有三维网状的骨架结构的发泡镍片构成的集电体中。接着,经由糊料的干燥工序及使电极合剂致密化的集电体的辊压工序而形成电极。然而这种方式制备的电极在电化学循环的过程中电极活性材料的利用率不高，电化学循环性能较差，功率和能量密度都不高。

实用新型内容

有鉴于此，确有必要提供一种具有较高功率和能量密度的应用于电化学储能装置的电极。

一种应用于电化学储能装置的电极，包括集电体以及设置在该集电体上的电极活性材料结构体，该电极活性材料结构体包括多孔缓冲层以及纳米片阵列，所述多孔缓冲层设置在所述集电体表面，所述纳米片阵列竖直设置在所述多孔缓冲层表面，所述纳米片阵列包括多个纳米片，每一纳米片为多孔结构且至少一纳米片包括多个纳米单层。

本实用新型实施例提供的应用于电化学储能装置的电极中，所述电极活性材料结构体为一多孔分层结构，该种结构可以大大缩小离子透过和传输的距离，从而可增强电极活性材料的利用率，应用该电极的电化学储能装置具有高的容量、良好的倍率性能、化学循环稳定性以及容量保持率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的应用于电化学储能装置的电极的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的应用于电化学储能装置的电极制备方法的流程图。

图3为本实用新型实施例提供的应用于电化学储能装置的电极制备方法的示意图。

图4为应用实施例1的Ni(OH)₂电极的电容器在不同的扫描速率下的循环伏安曲线。

图5为应用实施例1的Ni(OH)₂电极的电容器在不同电流密度下的恒流充放电曲线。

图6为应用实施例1的Ni(OH)₂电极的电容器在高电流密度以及宽电化学窗口下的恒流充放电曲线。

图7为应用实施例1的Ni(OH)₂电极的电容器的充放电循环性能曲线。

主要元件符号说明