[发明专利]一种用于超级电容器的氧化锌包覆氧化镍球及其制备方法

说明书

本发明提出一种用于超级电容器的氧化锌包覆氧化镍球的制备方法，属于电极材料技术领域，该氧化锌包覆氧化镍球具有核壳结构，作用超级电容器的电极材料，能够有效控制氧化镍在充放电过程中的体积膨胀，防止氧化镍在充放电中出现粉化。该氧化锌包覆氧化镍球的制备方法包括如下步骤：将氧化镍球分散在乙醇溶剂中，得到氧化镍球的悬浊液；依次加入正硅酸四乙酯和氨水溶液，搅拌水解，离心收集反应产物，干燥，得到二氧化硅包覆氧化镍球；再加入异丙醇、醋酸锌和氢氧化钠，水热反应，离心收集反应产物，高温焙烧后即到氧化锌包覆氧化镍球。

技术领域

本发明属于电极材料技术领域，尤其涉及一种用于超级电容器的氧化锌包覆氧化镍球及其制备方法。

背景技术

在超级电容器中，相比于双电层电容器，采用金属氧化物为电极材料的赝电容电容器，具有更高的比容量和大电流连续充放电能力。在赝电容电容器的电极材料中，氧化镍的单电极比容量达256F/g，且其价格相对较低，成为了关注的焦点。

目前，针对氧化镍作为电极材料的研究重点，主要集中在提高比表面积、增大活性位点以及提高材料的导电能力等方面。例如，专利CN103553151A制备了多孔花状氧化镍，专利CN107240507A制备了棒状氧化镍，专利CN105761951A制备了片状氧化镍，其目的均是增大氧化镍的比表面积，增加活性位点。此外，专利CN102354609A制备了石墨烯-氧化镍复合材料，专利CN104332328A制备了聚苯胺-氧化镍复合材料，专利CN103560018A制备了碳纳米管-氧化镍复合材料，其目的均是提高材料的导电性。然而，除了比表面积、活性位点和导电能力外，电极材料在充放电的过程中的体积变化，也会显著影响超级电容器的电学性能以及循环寿命，而上述现有方法制备的氧化镍材料，均无法解决该问题。

因而，解决氧化镍在充放电过程中的体积膨胀问题，对于氧化镍电极材料的研究具有重大意义，是氧化镍应用于超级电容器的核心问题之一。

发明内容

本发明针对上述的技术问题，提出一种用于超级电容器的氧化锌包覆氧化镍球及其制备方法，该方法制备得到的氧化镍球被包裹在氧化锌壳内部，外层的氧化锌壳能够有效控制氧化镍在充放电过程中的体积膨胀，防止氧化镍在充放电中出现粉化。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种用于超级电容器的氧化锌包覆氧化镍球的制备方法，包括如下步骤：

将氧化镍球分散在乙醇溶剂中，得到氧化镍球的悬浊液；

向上述氧化镍球的悬浊液中依次加入正硅酸四乙酯和氨水溶液，在搅拌下水解反应1h，离心收集反应产物，干燥，得到二氧化硅包覆氧化镍球；

向上述得到的二氧化硅包覆氧化镍球中加入异丙醇、醋酸锌和氢氧化钠，在120℃下水热反应2h，离心收集反应产物，干燥后置于450℃下焙烧2h，即到氧化锌包覆氧化镍球。

作为优选，所述氧化镍球的悬浊液中氧化镍球的浓度为0.2～0.5g/mL。

作为优选，所述氨水溶液的浓度为1mol/L～5mol/L。

作为优选，所述正硅酸四乙酯的加入量为(5～30mL)/10g氧化镍球，所述氨水的加入量为(3mL～18mL)/10g氧化镍球，所述异丙醇的加入量为(8～10mL)/10g氧化镍球，所述醋酸锌的加入量为(4～6g)/10g氧化镍球，所述氢氧化钠的加入量为(2～5g)/10g氧化镍球。

作为优选，焙烧时以2℃/min的升温速率进行升温。

本发明还提供了利用上述任一项技术方案所述的制备方法制备得到的用于超级电容器的氧化锌包覆氧化镍球。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：