[发明专利]一种高能量密度的电极材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种高能量密度的电极材料及其制备方法，涉及电化学技术领域。一种高能量密度的电极材料，包括金属基体和形成于所述金属基体表面的复合金属氧化物涂层，复合氧化物涂层包括SnO₂、Co₃O₄和RuO₂，其中，Sn、Co和Ru的摩尔比为1～4:2～5:4。其制备方法为：对金属基体进行刻蚀，并配置得到Sn、Co和Ru的复合金属盐溶液，将复合金属盐溶液涂在金属基体上，在280‑300℃条件下热氧化处理20～50min。制备方法简单，易于操作，制得的电极材料有效减少了钌的用量，具有很高的比电容值，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及电化学材料领域，且特别涉及一种高能量密度的电极材料及其制备方法。

背景技术

超级电容器由于其拥有着远高于蓄电池的比功率以及比容量，目前作为一种新型电化学储能装置会被广泛重视，具有高能量密度的超级电容器及其关键材料一直是人们研究开发的热点。

超级电容器通常被分为双层电容器和法拉第准电容器两种，两者的电极材料分别为高比表面积碳材料和过渡金属氧化物和导电聚合物。金属氧化物基于自身的氧化还原反应可获得很高的赝电容，RuO₂材料电极拥有高比容量、低电阻率的良好特性，使用RuO₂材料制备的超级电容器拥有非常重要的研究前景及用途。但钌价格昂贵，限制其商业化的应用。降低含钌电极的原料成本和制作成本是实现其商业化的关键。

发明人研究发现，通过添加其他金属组元可提高氧化钌的分散性，增大电极的结构缺陷，可有效提高电极的活性。现有技术中，通常是通过水热法或溅射法沉积以制备钌的二元氧化物从而提高电极的活性，但是，上述制备方法复杂，且对电极活性的提升有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高能量密度的电极材料，此电极材料通过三种晶体结构不同的金属氧化物，采用科学合理的配比，有效提高电极的电容性能。

本发明的另一目的在于提供一种高能量密度的电极材料的制备方法，步骤简单、易于操作、适用于工业化大规模生产。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种高能量密度的电极材料，包括金属基体和形成于所述金属基体表面的复合金属氧化物涂层，所述复合氧化物涂层包括SnO₂、Co₃O₄和RuO₂，其中，Sn、Co和Ru的摩尔比为1～4:2～5:4。

本发明提出一种高能量密度的电极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1，对金属基体进行表面刻蚀处理；

S2，分别配置得到Sn、Co和Ru的金属盐溶液，然后按照Sn、Co和Ru的摩尔比将Sn、Co和Ru的金属盐溶液混合溶解于乙醇中，得到复合金属盐溶液；

S3，将复合金属盐溶液涂覆在经表面刻蚀处理的所述金属基体表面，烘干固化后，在280-300℃条件下热氧化处理20～50min。

本发明实施例的有益效果是：

通过Sn、Co和Ru的混合，得到三元复合金属氧化物，电极材料的组织结构和电化学性能发明明显改变。改善了氧化钌的分散性，形成高密度的结构缺陷，有效提高了电极的活性点密度和电化学粗糙度，复合金属氧化物电极的比电容达到780～1161F/g。此外，采用涂覆然后进行热氧化处理，制备方法简单，参数易于控制，适用于大规模工业化生产。

附图说明