[发明专利]氢氧化镍-碱式氯化钴复合纳米阵列电极材料

说明书

本发明公开了一种适用于超级电容器电极材料的Ni(OH)₂‑Co₂(OH)₃Cl复合纳米阵列材料，属于电极材料技术领域。通过如下步骤制得：首先将镍盐、尿素及氟化铵混合，溶于水中，配制成A反应液；将所得A反应液加入到高压反应釜中，再将预处理的泡沫镍放入其中，控制反应温度及时间，即获得Ni(OH)₂纳米阵列。其次将钴盐溶于水配制成B反应液，将制备好的Ni(OH)₂纳米阵列放入其中，控制反应温度及时间，可获得Ni(OH)₂‑Co₂(OH)₃Cl复合纳米阵列。所得Ni(OH)₂‑Co₂(OH)₃Cl复合纳米阵列电极材料具有优异的电化学性能，在电流密度为1.0 A/g时的比电容可达到680.29 F/g。

技术领域

本发明涉及一种适用于超级电容器电极材料的Ni(OH)₂-Co₂(OH)₃Cl复合纳米阵列材料，属于功能纳米材料技术领域。

背景技术

超级电容器作为一种新型的、有前景的能量储存和转化器件，由于其快速充放电、长的循环寿命、动力学有利的电荷传递、高功率密度以及操作安全等优点，在电子设备和新能源汽车等方面得到了广泛的应用。根据储能机理的不同，超级电容器分为双电层超级电容器和赝电容超级电容器。过渡金属化合物作为常用的赝电容超级电容器电极材料之一，通过金属离子与电解质发生氧化还原反应来储存能量。过渡金属化合物储存的赝电容一般为基于双电层储存机理的碳基材料的10～100倍。然而，超级电容器的能量密度与电池相比还比较低。增加电极材料的比电容是提高能量密度的最有效方法之一。对于过渡金属化合物电极材料来说，增加比电容可以通过以下两个途径：一是增加材料中的氧化还原反应。通过两种或多种金属进行复合形成复合材料，丰富材料的氧化还原反应，提高材料比电容：二是扩大材料的比表面积，暴露出更多的活性位点，提高材料有效利用率。目前比较常用的方法是利用三维纳米阵列结构作为电极材料，该结构通常具有以下特征而使其更适用于超级电容器：(1)纳米阵列是一种开放的多孔结构，能促进电解质渗透到内部，提高材料有效利用率，缩短了离子的扩散路径，从而提高了系统的动态性能。此外，开放的空间，也可以作为一个强大的离子储层，以保证能够储存发生反应所需要的足够多的离子。(2)纳米阵列能够为电子和电荷提供有效储存和输送高速通道。(3)导电基底与每个纳米阵列单元的直接接触，避免了使用聚合物粘结剂和导电剂，大大降低了电极的内阻，确保了纳米阵列电极材料在电化学性质，从而实现更加广泛的应用。因此，获得新型纳米阵列结构成为目前的超级电容器领域的研究热点。

Ni(OH)₂是一种常用的超级电容器电极材料，常见的Ni(OH)₂纳米材料由于在充放电过程易团聚而导致其性能降低，同时又由于其电化学反应比较单一，导致目前纯Ni(OH)₂纳米阵列结构的电化学性能并不理想。因此，通过一种简单、低成本的方法研发一种适用于超级电容器的Ni(OH)₂复合纳米阵列结构，将具有非常重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种适用于超级电容器的Ni(OH)₂-Co₂(OH)₃Cl复合纳米阵列材料。

为实现本发明目的，本发明以泡沫镍作为基底，氟化铵为PH缓冲剂，尿素为沉淀剂，采用两步水热法制备Ni(OH)₂-Co₂(OH)₃Cl复合纳米阵列材料。