[发明专利]一种电极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种电极材料的制备方法。

背景技术

超级电容器由于其较高的能量密度、快充放电速率及较好的循环稳定性，作为电化学储能器件引起了极大的关注。

提升超级电容器性能的关键是对电极材料的优化。目前，现有技术中，经常使用的碳材料包括活性炭、碳纤维、碳纳米管和石墨烯等。但是现有的电极用碳材料的电导率和比表面积偏低，且孔径分布不均匀，导致超级电容器的性能有待进一步提升。另外，由于现有的纳米多孔碳材料尚有制备工艺复杂，制备时间较长，成本较高的问题，这些都制约着其作为电极材料在超级电容器上的应用。

发明内容

本发明提供一种电极材料的制备方法，旨在解决现有的电极用碳材料的电导率和比表面积偏低，且孔径分布不均匀，导致超级电容器的性能有待进一步提高的问题。以及由于现有的纳米多孔碳材料还有制备工艺复杂，制备时间较长，成本较高等制约着其作为电极材料在超级电容器应用的问题。

本发明提供一种电极的制备方法，包括：

将纳米材料分散于N，N-二甲基甲酰胺中，得到分散液，再加入聚丙烯腈，在50～80℃下加热1～4小时，得到混合粘液，所得混合粘液中聚丙烯腈的质量分数为5-15％；

对所述混合粘液进行静电纺丝，并将得到的原丝在空气氛围、250～300℃的条件下热处理0.5～2小时；

将热处理后的原丝在氮气气氛、800～1000℃的条件下加热3～5小时，并进行清洗、烘干得到原位氮掺杂碳纤维/氧化镁复合材料将所得复合材料作酸处理，得到原位氮掺杂多孔纳米碳纤维电极材料；

其中，所述纳米材料为纳米氢氧化镁、纳米氢氧化锌、纳米碳酸锌、纳米碳酸镁、纳米碳酸钡和纳米碳酸钙中的至少一种，所述纳米材料在所述分散液中的质量分数为5～15％，所述聚丙烯腈的重均分子量为75000～90000。

本发明提供的一种电极材料的制备方法，在制备过程中加入纳米无机材料可以得到纳米级的多孔材料。如此，通过控制纳米无机材料的加入量可以控制材料中纳米孔数量，极大提高了材料的比表面积，提高了材料的电导率。在制备过程中加入聚丙烯腈，得到原位氮掺杂材料，由于该材料中存在氮的孤对电子，可以提高材料的电化学性能。此外，该材料的制备过程简单，时间短，原料便宜，将该材料用作超级电容的电极材料，可以提高超级电容的电化学性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1(a)和图1(b)是本发明实施例制备得到的纳米氢氧化镁材料的扫描电镜图；

图2是本发明实施例制备得到的纳米氢氧化镁材料X射线衍射图；

图3是本发明实施例静电纺丝得到的原丝的扫描电镜图；

图4是本发明实施例制备得到的原位氮掺杂多孔碳纤维材料的扫描电镜图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种电极材料的制备方法，该方法包括：

将含镁离子的溶液与含氢氧根离子的溶液混合，过滤、分离，得到纳米氢氧化镁材料；

将纳米材料分散于N，N-二甲基甲酰胺中，得到分散液，再加入聚丙烯腈，在50～80℃下加热1～4小时，得到混合粘液，所得混合粘液中聚丙烯腈的质量分数为5-15％；

对混合粘液进行静电纺丝，并将得到的原丝在空气氛围、250～300℃的条件下热处理0.5～2小时；

将热处理后的原丝在氮气气氛、800～1000℃的条件下加热3～5小时，并进行清洗、烘干得到原位氮掺杂碳纤维/氧化镁复合材料的电极；将所得复合材料作酸处理，得到原位氮掺杂多孔纳米碳纤维电极材料。

其中，纳米材料为纳米氢氧化镁、纳米氢氧化锌、纳米碳酸锌、纳米碳酸镁、纳米碳酸钡和纳米碳酸钙中的至少一种，纳米材料在分散液中的质量分数为5～15％，，聚丙烯腈的重均分子量为75000～90000。