[发明专利]一种木质素为碳源的复合氧化镍电容器的制备方法

说明书

一种木质素为碳源的复合氧化镍电容器的制备方法，包括以下步骤：(1)利用木质素磺酸钠和硝酸镍制备分级介孔碳纳米复合氧化镍材料NiO/HMPC NSs；(2)配置粘合剂；(3)制备石墨电极。(4)用循环伏安法和电化学阻抗法对电极进行了电化学研究；(5)计算比容量。本发明提供一种具有良好的电容性能和良好的功率性能、比容量保持率较高的木质素为碳源的复合氧化镍电容器的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种木质素为碳源的复合氧化镍电容器的制备方法。

背景技术

由于能源消耗的增加，高效节能的电能存储系统是非常需要的。目前的电化学储能系统基于性能和储能机制可以分为三个不同的系统：电池、超级电容器和电容器。

近年来，由于超级电容器具有满足许多先进技术对能量和功率密度的巨大需求的潜力，近年来引起了人们的极大关注。然而，其电导率和循环稳定性仍然是超级电容器广泛应用面临的主要挑战。为了满足超级电容器不断增长的能量和功率需求，人们制定了各种策略。

Jiang等人研究了Ni@MPC核壳结构的纳米线，该纳米线可以将纳米级镍氧化成相应的氧化镍，复合电极具有较高的比容量，在1M KOH水溶液中具有较高的放电容量和循环稳定性，但需要昂贵的多巴胺作为碳前驱体(Advanced Materials,2012,24(30):4196-4196.)

介孔碳结合金属氧化物纳米材料用于高性能超级电容器的应用是超级电容器的最新发展趋势。

发明内容

为了克服已有超级电容器的电容性能和功率性能较差、比容量保持率较低的不足，本发明提供一种具有良好的电容性能和良好的功率性能、比容量保持率较高的木质素为碳源的复合氧化镍电容器的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种木质素为碳源的复合氧化镍电容器的制备方法，包括以下步骤：

(1)利用木质素磺酸钠和硝酸镍制备分级介孔碳纳米复合氧化镍材料NiO/HMPCNSs；

(2)配置粘合剂；

(3)制备石墨电极。

(4)用循环伏安法和电化学阻抗法对电极进行了电化学研究；

(5)比容量按下列公式计算：

当C为比电容(F·g^-1)，I为电流(A)，V为电位窗口(V)，v为扫描速率(mV·s^-1)，m为用于电化学测试(g)的样品质量。

所述步骤(2)中，将聚四氟乙烯和去离子水(质量比，1∶20)配置为粘合剂。

所述步骤(3)中，在乙醇中充分混合质量比为8∶1∶1的碳球、乙炔黑和粘合剂；然后，将得到的浆料均匀地涂布在石墨片(1×2cm²)的1×1cm²面积上；将制备的电极在室温下干燥一天，然后在真空室温放置过夜。

所述步骤(4)中，电化学研究采用循环伏安法和电化学阻抗谱法进行。用6M KOH溶液做电解质，装有一套以石墨片为工作电极的三层烧杯电极，Ag/AgCl电极为参比电极，Pt板(1×1cm²)为对电极。

本发明的有益效果主要表现在：

1、本发明中木质素为碳源的复合氧化镍电容器(NiO/HMPC NSs电容器)具有良好的电容性能和良好的功率性能，具有理想的电容行为特性。

2、NiO/HMPC NSs电容器具有结构稳定的孔隙，氧化镍分布均匀，经过多次充放电循环，仍未发生变形或塌陷。经过2000次循环后，比容量保持率高达91％。