[发明专利]一种花状Ni-Co水滑石电极材料的制备

说明书

一种花状Ni‑Co水滑石电极材料的制备，本发明属于超级电容器技术领域，其目的是解决现有的二维水滑石导电性能差而导致的循环稳定性能不佳、倍率性能低等问题。本产品以镍盐、钴盐、尿素、PVP为原料，且在没有使用模板剂的情况下成功制备了三维多孔花状结构水滑石。将该电极材料作为工作电极并展示出较高的比电容、优异的倍率特性及良好的循环稳定性。同时该方法可以用来合成其他种类的三维多孔花状结构水滑石。

技术领域

本发明属于超级电容器技术领域，具体涉及一种花状Ni-Co水滑石电极材料的制备。

背景技术

超级电容器作为一种新型的能源存储器件，近年来受到广大科研工作者的关注。由于其功率密度高、循环寿命长、充电速度快、温度范围宽以及绿色安全等优点，在电子工业领域得到了广泛的应用。超级电容器根据储能机理不同，可以分为双电层电容器和赝电容超级电容器两类。与传统的双电层电容器相比，赝电容电容器能够储存更多的电荷，因此具有更高的比电容。

赝电容电容器又称法拉第准电容器，其电极材料主要为过渡金属氧化物和导电聚合物两种，其储存电荷的过程不但包括双电层电容器的存储方式，而且包括电解液中离子在电极活性物质中是通过氧化还原反应过程存储的。这种氧化还原反应在电极表面发生的同时也可在整个电极内部发生，赝电容电容器作为双电层电容器的一种补充形式，往往可获得更高的电容量和能量密度。

层状双金属氢氧化物，又称水滑石（LDHs），作为一类重要的二维层状材料，由于其层板元素的高分散性、双金属元素的比例可调变性及层间阴离子的可交换性，因此在电化学功能电极领域展现出了巨大的研究价值和应用潜力，同时所构筑的功能材料在光学、电化学传感、负载药物以及工业催化等方面应用广泛。

聚乙烯吡咯烷酮（PVP），是一种非离子型高分子化合物，在N-乙烯基酰胺类聚合物中最具特色，同时是被研究得最深、应用最为广泛的精细化学品。在合成高分子中像PVP这样既溶于水又溶于大多数有机溶剂且生物毒性低的并不常见，因此被广泛应用于医药卫生、食品加工、纺织印染及功能材料合成等领域。在功能材料的合成方面，PVP多作为表面活性剂和催化剂，不同的分散体系其相应的作用也不同，PVP在合成材料过程中不仅能够改变合成材料的形貌同时通过改变其用量能够对材料的尺寸进行调控。

发明内容

本发明属于超级电容器技术领域，其目的主要是为了克服现有二维水滑石导电性能差而导致的循环稳定性能不佳、倍率性能低等问题，本发明提供了一种制备过程操作简单、电化学循环稳定性好、导电性能良好的电极材料，所设计的电极材料具有较高的比电容和良好的稳定性，同时具有较高的产率且制备成本低廉。

本发明所述的一种花状Ni-Co水滑石电极材料的制备，其特征在于以镍盐、钴盐、尿素、PVP为原料，且在没有使用模板剂的情况下成功制备三维多孔花状结构水滑石；

所述的花状Ni-Co水滑石电极材料的金属离子为镍、钴元素；

所述的花状Ni-Co水滑石电极材料的合成方法为水热合成法；

所述的花状Ni-Co水滑石电极材料的结构为三维多孔花状结构；

所述的花状Ni-Co水滑石电极材料所采用的表面活性剂为PVP。

本发明的有益效果：

与现有的LDHs相比，本发明所合成的花状Ni-Co水滑石电极材料解决了目前现有二维水滑石导电性能差而导致的循环稳定性能不佳、倍率性能低等问题。以本发明基于水热合成法所制备的Ni-Co水滑石电极材料比电容为1550F·g^-1，循环稳定性高达92%且当电流密度扩大十倍时的倍率性能为55.42%，电化学性能良好，存储电荷量较高。此外，所合成的花状Ni-Co水滑石电极材料还具有导电性能良好、制备过程简单、操作方便且制备成本较低等优点。

附图说明

图1为验证试验（一）得到的Ni-Co水滑石的X射线粉末衍射图；