[发明专利]基于氧化镍和氧化锡/氧化锰复合电极材料的凝胶态电池-电容器混合储能器件及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于氧化镍和氧化锡/氧化锰复合电极材料的凝胶态电池‑电容器混合储能器件及制备方法，所述凝胶态电池‑电容器混合储能器件由正极、负极、隔膜、凝胶电解质和集流体构成，正极为氧化镍材料，负极为氧化锡/氧化锰复合材料，其制备方法为：首先制备氧化锡纳米材料，通过二次水热复合氧化锰，经高温煅烧后进行退火处理，最终得到了一种高电压窗口的复合材料，然后与氧化镍纳米材料相结合，组装成扣式和软包式储能器件。本发明具有合成思路新颖、工艺简单、节约环保、价格低廉等优点，同时结合了电池与电容器材料的优点，在循环性能、能量密度和功率密度上均体现出了优越的性能。

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种凝胶态电池-电容器混合器件及其制备方法。

背景技术

随着经济的不断发展，必然会引起环境污染和石油资源的枯竭。新能源技术的开发和综合高效的利用己成为十分必要的课题。近年来发展一种新型的具有高功率密度与高能量密度的储能器件已经成为电化学储能领域的研究热点。在众多储能器件中，超级电容器因为具有较高的功率密度，适合在大功率放电领域工作，将它作为具有高能量密度电池的补充体，充当能量缓冲区，可降低大电流充放电对电池的伤害，延长电池的使用寿命。同时，也能够大大提高混合系统的能量利用率。所以将超级电容器与电池配套使用，已经成为一种潮流趋势。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于氧化镍和氧化锡/氧化锰复合电极材料的凝胶态电池-电容器混合储能器件及其制备方法，具有合成思路新颖、工艺简单、节约环保、价格低廉等优点，同时结合了电池与电容器材料的优点，在循环性能、能量密度和功率密度上均体现出了优越的性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于氧化镍和氧化锡/氧化锰复合电极材料的凝胶态电池-电容器混合储能器件，由正极、负极、隔膜、凝胶电解质和集流体构成，其中：正极为氧化镍材料，负极为氧化锡/氧化锰复合材料。

一种上述基于氧化镍和氧化锡/氧化锰复合电极材料的凝胶态电池-电容器混合器件的制备方法，首先制备氧化锡纳米材料，通过二次水热复合氧化锰，经高温煅烧后进行退火处理，最终得到了一种高电压窗口的复合材料，然后与氧化镍纳米材料相结合，组装成扣式和软包式储能器件。具体实施步骤如下：

一、利用水热法制备氧化镍纳米材料：

（1）称取0.5~2.5 g镍源溶解在50~100mL水与乙醇的混合溶液（蒸馏水：乙醇=1：1）中，搅拌溶解；

（2）加入或不加入衬底，90~180℃下水热8~20 h；

（3）在马弗炉中，300~450℃下煅烧1~4 h。

二、利用水热法制备氧化锡材料：

（1）称取0.4~1.6 g锡源和1.4~3.6g添加物溶解在40~100 mL水与乙醇的混合溶液（蒸馏水：乙醇=1：1）中，搅拌溶解；

（2）加入或不加入衬底，90~180℃下水热6~12 h；

（3）在马弗炉中，300~450℃下煅烧1~4 h。

三、利用水热法在步骤二制备的氧化锡材料衬底上制备氧化锡/氧化锰复合材料，其制备步骤如下：

称取0.5~1.7 g的锰源溶解在40~100mL的蒸馏水中，再将此溶液倒入放置有步骤二制备的氧化锡材料的反应釜中，90~180℃下水热0.5~3 h。

四、配制凝胶电解液，温度控制在80~100℃。

五、将氧化镍和氧化锡/氧化锰分别浸入到已经制备好的电解液中5~20 min；

六、最后将两种材料用隔膜隔开，分别封装成柔性纽扣式器件和软包式器件，放入烘箱60~80℃干燥8~15 h。