[发明专利]一种高稳定性镍钴双氢氧化物电极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电极材料领域，特别是涉及一种高稳定性超级电容器正极材料及其制备方法

背景技术

近年来，超级电容器由于具有快速充放电，高功率密度和安全可靠性等优势，在能源存储与转化领域备受关注。目前，常用的超级电容材料是基于电极表面快速吸附/脱附离子机理的双电层电容器材料，然而由于该过程发生在电极材料表面，储存能量往往有限，导致比电容低成为双电层材料发展的一大制约因素。

解决比电容较低的一种途径就是采用基于氧化还原反应的赝电容材料。如常见的赝电容材料，RuO₂,MnO₂,V₂O₅,Fe₂O₃等。其中基于镍基的金属氢氧化物就是一种理论比电电容高的理想电极材料。如α型镍钴双氢氧化物作为电极材料拥有比电容高，倍率性良好等优势，然而，在碱性溶液中，往往导致其结构不稳定而致使循环稳定性差。另外，在材料合成方面，镍钴双氢氧化物的合成往往限于高温高压的水热法，化学沉淀或电沉积等方法。虽然采用这些方法制备出的材料具有高比电容的特点，但存在合成条件苛刻，合成时间长，合成方法繁琐或合成量少等缺点。基于以上两点，目前急需合成具有高循环稳定性的镍钴双氢氧化物电极材料及其简便高效的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于高效简便的合成高稳定性能的镍钴双氢氧化物，以解决目前存在的镍钴双氢氧化物稳定性差，合成方法复杂繁琐等缺点。

为达到上述目的，本发明提供了一种镍钴高效经济的制备高稳定性α相结构的镍钴双氢氧化物，具体的技术方案：

超级电容器正极材料镍钴双氢氧化物，是一种由不超过10nm的超薄纳米片组装而成的3D花状微球结构，属于α相层状化合物，层间距为

微波一步快速合成高稳定性α型镍钴双氢氧化物包括如下步骤：

(1)将金属前驱体盐溶于去离子水中，得到混合液，搅拌均匀

(2)加入一定量的尿素作为沉淀剂于上述混合液中，搅拌均匀

(3)将上述混合液置于微波合成仪中，进行沉淀反应。

(4)反应结束后的产品老化，洗涤，过滤，干燥，得到具有高循环稳定性的α相镍钴双氢氧化物微球。

优选的，所述金属前驱体为Ni和Co的水溶性盐中的一种或多种；更优选的，所述金属前驱体为NiCl₂·6H₂O,CoCl₂·6H₂O的一种或两种

优选的，所述金属前驱体溶液浓度为0.01-0.1mol/L；更优选的，所述金属前驱体浓度为0.04-0.06mol/L。

优选的，所述尿素沉淀剂与金属前驱体摩尔比为4-20；更优选的，所述尿素沉淀剂与金属前驱体摩尔比为10-20.

优选的，所述微波合成时间为8-120min，反应温度为70-100℃；更优选的，所述微波合成时间为15-60min，反应温度为90-100℃。

该α型镍钴双氢氧化物形成机制可以按如下描述，在微波合成仪中，尿素受热部分水解产生OH^－和CNO^－，具体反应方程式如下所示：

NH₂CONH₂→NH₄⁺+CNO^－

CNO^－+3H₂O→HCO₃^－+NH₄⁺+OH^－

NH₂CONH₂+H₂O→2NH₃+CO₂

NH₃+H₂O→NH₄⁺+2OH^－

在尿素水解过程中，金属阳离子与OH^－反应形成α型层状金属氢氧化物，插层离子为OH^-和CNO^-。

附图说明

图1(a)为实施例1当中三维花状氢氧化镍微球的XRD图，所得产物为纯α相的氢氧化镍。

图1(b)为实施例2当中三维花状镍钴双氢氧化物微球的XRD图，所得产物为纯α相的镍钴双氢氧化物。