[发明专利]超小氢氧化镍纳米片的电极制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超小氢氧化镍纳米片的电极制备技术领域，涉及一种采用双层泡沫镍体系制备超级电容器的电极，提高超小氢氧化镍纳米片电极的电化学性能。

背景技术

高容量、循环稳定性好、高倍率的超级电容器成为电动汽车、微型计算机、移动通讯和电力系统等领域的重要技术发展方向。具有高理论比容量和高电化学稳定性的氢氧化镍电极材料有望成为优质的器件电极材料，应用于下一代超级电容器储能电源。氢氧化镍电极材料有多个氧化态，通过发生法拉第氧化还原可逆反应在其表面和体相内存储大量电荷，产生的准电容和能量密度远高于双电层电容的碳基电极材料。而且纳米尺寸的氢氧化镍一般具有高的比表面积和较短的传输路径，这有利于离子、电子在充放电过程中的传输，从而有利于电化学性能的提高。但是由于过度纳米化形成的表面能、界面能和缺陷，纳米粒子与电解液反应的发生，虽然提高了电化学活性，但是不能保证高的循环稳定性和高的充放电效率。

氢氧化镍属于半导体材料，而较差的导电性导致了氢氧化镍作为电极材料有较差的倍率性能和循环性能，因此，许多研究者们致力于制备氢氧化镍复合材料，来提高其导电性，从而提高其电化学性能。例如，戴宏杰课题组制备了氢氧化镍/石墨烯复合材料，其电化学性能相比纯的氢氧化镍来说有了很大的提高（Journal of the American Chemical Society, 2010, 132, 7472-7477）；阎兴斌课题组制备的氢氧化镍/还原型氧化石墨烯（RGO）复合材料使得氢氧化镍的循环性能从59 %提高到了89 %（Sci. Rep., 2015, 5, doi：10.1038/srep11095）；Ji-Hyun Jang和他的合作者们通过在3D氢氧化镍上沉积纳米金颗粒来提高其循环性能（Nanoscale, 2014, 6, 11646-11652），虽然这种方法使得氢氧化镍的循环性能从30 %提高到了80 %，但也增加了成本；因此，利用经济合理的电极制备方法提高超小氢氧化镍纳米片的电化学性能有重要意义。

发明内容

本发明要解决的具体技术问题是采用双层泡沫镍来制备超小氢氧化镍纳米片电极，可以获得较高的比电容和循环性能。

本发明是采用以下技术方案实现的：一种超小氢氧化镍纳米片的电极制备方法，包括如下步骤：（1）用切片机将泡沫镍切成两个直径均为10-15 mm的泡沫镍圆片；

（2） 将超小氢氧化镍纳米片和聚偏氟乙稀（PVDF）按质量比为9:1溶于氮甲基吡咯烷酮中，超声，形成相对均匀的混合液体；

（3）将上述步骤(1)中的两个泡沫镍圆片分别浸入到上述步骤(2)中的液体中，取出后在60 ℃烘箱中干燥24 h；

（4）取上述两个干燥后的泡沫镍圆片上下叠压后在10 Mpa下压制成电极片。

利用上述方法制备的电极提高了超小氢氧化镍纳米片的电化学性能，本方法制备的以超小氢氧化镍纳米材料为活性物质的电极在5 A g^-1的电流密度下，容量高达1165.6 F g^-1，循环1000圈后容量仍保持在83.3 %，而用传统的方法制备的电极，循环1000圈后其容量保持率仅为59.1 %，可见这种制备电极的方法具有一定的应用前景。

本发明在电极的制备过程中引入双层泡沫镍体系，双层泡沫镍在该电极中既充当集流体的角色还起到了导电剂的作用，使得超小氢氧化镍纳米片能够充分地接触泡沫镍，从而提高了氢氧化镍纳米材料的导电性能，使得其利用率在充放电过程中得到了极大的提高，因此能够展现超小氢氧化镍纳米片优异的电化学性能。

附图说明

图 1 是本发明中所用的超小氢氧化镍纳米片的X射线衍射谱。

图 2 是本发明中所用的超小氢氧化镍纳米片的透射电子显微镜照片。

图 3是电极在5 A g^-1的电流密度下测得的循环效率图。

图4是电极在不同电流密度下的恒电流充放电图。

图 5 是电极在不同扫描速率下的循环伏安图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做出进一步地说明。

一种超小氢氧化镍纳米片的电极制备方法，包括如下步骤：

（1） 用切片机将泡沫镍切成两个直径均为10-15mm（可选择10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm）的泡沫镍圆片；