[发明专利]铁镍氧化物包覆碳材料的制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种铁镍氧化物包覆碳材料的制备方法及其应用，铁镍氧化物包覆碳材料的制备方法包括准备步骤、电沉积步骤及干燥步骤。准备步骤：将含铁化合物、含镍化合物、表面活性剂及缓冲剂溶于溶剂中形成含铁镍源溶液；电沉积步骤：将含铁镍源溶液放入电解槽中作为电沉积溶液，将碳材料作为阴极，将铁板和镍板作为双阳极，以设定电流密度进行电沉积后，静置，去除溶剂，得到中间复合物；及干燥步骤：将中间复合物干燥后得到铁镍氧化物包覆碳材料。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，尤其是一种铁镍氧化物包覆碳材料的制备方法及其应用。

背景技术

随着人们对能源问题以及环境恶化的重视，使用清洁能源和开发新能源技术成为当下共识。锂离子电池技术作为一种新型储能技术，能够高效储存和转化能源，但是锂离子电池功率密度不足。而电容器可以实现高功率充放电，电容器与锂离子电池形成锂离子电容器具有广阔的应用前景，然而电容器在能量密度上的不足，以及单一材料使用导致部分方面性能不足，限制了其进一步发展。

目前应用于电容器电极的材料有碳材料、过渡金属氧化物以及导电聚合物等。碳材料作为最早应用于电容器电极的材料，其应用最为广泛，同时碳材料具有良好的稳定性。然而基于碳材料电极的单一的双电层电容行为，难以获得更高比电容。铁、镍等过渡金属的氧化物基于类电池的氧化还原行为，拥有高比电容。此外，除了电容器电极材料之外，在诸如锂离子电池的电极材料中，铁、镍等过渡金属是氧化物作为锂离子电池的负极也展现出比碳材料高3～4倍的容量，但是铁、镍等过渡金属不稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁镍氧化物包覆碳材料的制备方法及其在电极材料中的应用，以得到稳定、高比电容、高能量密度的电极。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种铁镍氧化物包覆碳材料的制备方法，包括准备步骤、电沉积步骤及干燥步骤。准备步骤：将含铁化合物、含镍化合物、表面活性剂及缓冲剂溶于溶剂中形成含铁镍源溶液；电沉积步骤：将含铁镍源溶液放入电解槽中作为电沉积溶液，将碳材料作为阴极，将铁板和镍板作为双阳极，以设定电流密度进行电沉积后，静置，去除溶剂，得到中间复合物；及干燥步骤：将中间复合物干燥后得到铁镍氧化物包覆碳材料。

可选的，碳材料为石墨，石墨为天然鳞片石墨。

可选的，设定电流密度为0.1A/cm²～0.9A/cm²，含铁镍源溶液中铁镍的浓度为10g/L～100g/L，含铁化合物中的铁和含镍化合物中的镍的摩尔比为(1～3)∶(1～3)，电沉积的沉积温度为25℃～60℃，电沉积时间为10min～60min。

可选的，含铁化合物为硫酸亚铁和氯化铁中的一种或多种，含镍化合物为硫酸镍和氯化镍中的一种或多种。

可选的，缓冲剂为络合物，络合物为硼酸、柠檬酸及醋酸中的一种或多种，络合物的浓度为0.1g/L～1g/L。

可选的，表面活性剂为十六烷基三甲基嗅化铵、十二烷基硫酸钠及十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或多种。

可选的，准备步骤还包括将碳材料去油处理。

可选的，干燥步骤为将中间复合物置入鼓风干燥箱，干燥后得到铁镍氧化物包覆石墨结构材料。

本发明还提供一种铁镍氧化物包覆碳材料的制备方法制得的铁镍氧化物包覆碳材料的应用，铁镍氧化物包覆碳材料应用于电极材料上。

按照本发明的第二个方面，铁镍氧化物包覆碳材料和聚四氟乙烯混合均匀后涂在泡沫镍上形成电极片。