[发明专利]一种纳米氧化物超级电容器电极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米氧化物超级电容器电极材料及其制备方法，具体说，是涉及一种V_0.13Mo_0.87O_2.935纳米氧化物超级电容器电极材料及其制备方法，属于新能源纳米材料技术领域。

背景技术

超级电容器是近年来发展起来的一种新型储能装置，具有高的功率密度、快的充放电速率、长的使用寿命及宽的工作温度等优异特性。随着人们环保意识的增强，对清洁可靠能源的供应问题提出了更高的要求，超级电容器也成为研究热点。电极材料是超级电容器技术发展的核心，超级电容器电极材料主要有三大类，即多孔碳材料、导电聚合物及过渡金属氧化物，其中，过渡金属(Ni、Mo、Mn、Fe、V)的氧化物由于具有较高的理论比电容、成本低、环境友好等优点被认为是最具潜力的选择。

多元氧化物，尤其是三元氧化物相较于传统的单一氧化物而言，具有比容量高、热稳定性好、价格低廉等优点，目前成为超级电容器电极材料的研究热点。目前超级电容器电极材料中常用的氧化物主要是Cu、Fe、Co、Ni、Mo、Mn、Bi等氧化物的组合，例如：中国专利CN200810224657.0中公开了一种三元氧化物纳米材料，该纳米结构由分子式为A_xB_yO的化合物组成，式中A为Cu、Fe、Co、Ni或Zn，B为Mo，并且xa+yb＝2Z，a和b分别为金属元素A和B的价态；中国专利CN201210537887.9中公开了一种可以用于超级电容器电极材料的钴-铋复合氧化物；中国专利CN201310476178.9中公开了一种超级电容器电极材料钴镍氧化物复合材料；中国专利CN201611016452.4中公开了一种Co₃O₄-Ni₃O₄-MnO₂三元氧化物复合材料。目前还没有V_xMo_yO_z(x、y、z表示化学计量比系数)结构的三元氧化物用于超级电容器电极材料的相关报道。

研究表明，不同的制备的方法得到的氧化物复合电容器电极材料性能相差较大，因此需要进一步研究氧化物复合电容器电极材料的制备，以进一步提高其电化学性能。目前多元氧化物复合材料的制备主要是采用气相沉积、物理法或溶液法。

传统的气相沉积法是采用CVD方法沉生长纳米结构的氧化物，但是这种方法很难生长出三元或三元以上的多元氧化物纳米复合物。针对此缺陷，中国专利CN200810224657.0中公开了一种三元氧化物纳米材料的制备方法，该方法首先将A金属箔片或镀有A金属膜的基片覆盖在盛有B金属氧化物的容器上，然后将上述覆盖有A金属箔片或镀有A金属膜的基片的容器加热到300～800℃，保持1～40小时，在A金属箔片或镀有A金属膜的基片上得到三元氧化物纳米结构，其所述的A金属为Cu、Fe、Co、Ni或Zn，B金属为Mo；虽然该专利可以获得多种类的一维三元过渡金属氧化物，但是由于制备过程温度较高，制备成本较高且步骤繁琐，不利于规模化生产。

物理法是通常是将多种单一的氧化物机械混合后采用高温煅烧(温度通常大于900℃)的方式使氧化物合金化，制得多元氧化物复合物；或者是将多种氧化物前驱体混合，高温熔融后再高温氧化，制得多元氧化物复合物。例如：中国专利CN201110086572.2、CN 201510623839.5等专利中公开的方法。这种方法虽然可以制得三元及三元以上的多元氧化物复合材料，但是得到的复合材料分布不均匀，并且高温煅烧耗能较大，对设备要求也较高，制备成本较高。