[发明专利]一种恒流充放电法生长储能电极材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生长储能电极材料的方法，尤其涉及一种恒流充放电法生长储能电极材料的方法。

背景技术

全球范围内的化石能源危机和气候变化极大地推动了世界各国对新能源技术的研究。锂离子电池和超级电容器作为可充电储能设备的快速发展为以电化学储能为基础的新型环保能源的发展提供了新的方向。锂离子电池因具有能量密度大、平均输出电压高、自放电小、绿色环保等特点，在交通运输、移动通讯、航天航空等领域得到广泛应用。锂离子电池的储能机制是电极材料与电解液之间锂离子嵌入/脱出的充放电过程。超级电容器是介于传统电容器和电池之间的一种新型的储能装置，因其具有高功率密度、快速充放电，超低温特性好等特点特征，在运输业、风能、储能和工业用UPS等各个领域表现出广阔的应用前景。根据电极材料的储能机制，超级电容器分为双电层电容器和赝电容超级电容器。双电层电容器是利用电极材料和电解质界面形成的电荷分离储能电荷，而赝电容超级电容器是在电极材料表面或近表面发生吸脱附或电化学氧化还原反应来储存电荷。因此，无论是锂离子电池，还是超级电容器，电极材料的研究对电荷储存具有很大的影响。

目前，对于电化学储能装置电极材料的研究中，电极材料在循环过程中因电极材料的脱落或溶解而导致电容量的衰减损失，从而严重影响了储能设备的电化学稳定性和循环寿命。例如：氧化钒作为超级电容器的电极材料因多种不同价态的氧化物存在和层状结构而具有较高的储能能力，但是氧化钒在电解液中进行重复的嵌入/脱出电化学循环时容易导致氧化钒溶解和结构降解，从而影响了限制了氧化钒电极材料的应用。因此，制备一种具有自修复功能的储能电极材料显得尤为重要。

本发明提供了一种恒流充放电技术生长电极材料，该方法得到的电极材料在使用过程中能够实现自修复，可有效解决电极材料的粉化脱落问题，从而提高储能装置的循环寿命和电化学稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种生长储能电极材料的新方法，利用该方法得到的电极材料在使用过程中能够实现自修复，可有效解决电极材料的粉化脱落问题，从而提高储能装置的循环寿命。

本发明的储能电极材料的制备采用恒流充放电技术。制备方法如下：

将导电衬底作为工作电极，并与对电极、参比电极一起放入材料生长溶液中，在电压为-5~5V和电流为0.0001~10A的条件下利用恒流充放电技术，连续充放电10~10000次即可得到具有自修复功能的储能电极材料。

本发明的有益效果：

1)该方法制备的产物为一种储能电极材料，在后期的使用过程中能够实现自我修复。

2)本发明在制备的过程中工艺简单，仅需要具有恒流充放电功能的电化学设备即可。

3)所制备的电极材料具有较大的比表面积。

具体实施方式

通过实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

将FTO导电衬底作为工作电极，并与对电极、参比电极一起放入浓度为0.5MNa₂SO₄和浓度为0.0005M的MnSO₄混合溶液中，在电压为1V和电流为0.0005A的条件下利用恒流充放电技术，连续充放电1000次即可得到具有自修复功能的MnO₂储能电极材料。

实施例2：

将FTO导电衬底作为工作电极，并与对电极、参比电极一起放入浓度为0.5MNa₂SO₄和浓度为0.0005M的MnSO₄混合溶液中，在电压为1V和电流为0.002A的条件下利用恒流充放电技术，连续充放电150次即可得到具有自修复功能的储能电极材料。

实施例3：

将FTO导电衬底作为工作电极，并与对电极、参比电极一起放入浓度为0.5MNa₂SO₄和浓度为0.001M的Mn(CH₃COO)₂混合溶液中，在电压为1V和电流为0.0005A的条件下利用恒流充放电技术，连续充放电500次即可得到具有自修复功能的储能电极材料。