[发明专利]一种二氧化钒/泡沫镍一体化电极的制备方法

说明书

本发明公开了一种二氧化钒/泡沫镍一体化电极的制备方法，属于储能材料制备和电化学领域。本发明VO₂/Ni一体化电极的制备方法依次包括以下步骤：第一步，将水和醇按照一定比例混合；第二步，放入适量的钒源(五氧化二钒、偏钒酸铵)；第三步，将草酸放入以上溶液中；第四步，搅拌1小时，形成悬浊液；第四步，将清洗过的泡沫镍和第三步制得的悬浊液一并转移至聚四氟乙烯内衬的高压釜中，采用水热法在泡沫镍上生长二氧化钒，即得到VO₂/Ni一体化电极。本发明制备方法成本低，溶剂易获取，制备工艺简单，制得的电极材料结构稳定，可直接用于超级电容器中，具有电容性能高、倍率性能好和循环寿命长等优点。

发明领域：

本发明属于储能材料制备和电化学领域，具体涉及一种二氧化钒/泡沫镍一体化电极的制备方法。

背景介绍：

随着经济发展，全球不可再生能源储量不断减少，人类面临着严峻的能源危机。随着第三次能源革命，电气时代的到来，人类越来越重视对清洁能源的开发和利用，太阳能、风能、水能和潮汐能以及转化为的电能将是未来能源的主力军。但这其中的能源转换和存储是急需解决的问题。

过渡金属钒氧化物储量充足，具有层状结构(有利于电子的吸脱附及隧道效应)和丰富的氧化还原态，在能源材料领域受到极大关注。钒的氧化物拥有多个氧化态，包括VO、V₂O₃、VO₂、V₂O₅。不同的氧化态有不同的特性，比如VO₂经常作为变色材料被研究。近年来，已经制备出多种形貌的钒氧化物，如纳米线、纳米棒、纳米片、纳米花、纳米球等。其中具有高比表面积的层状结构可以促进离子进出及吸脱附，从而有效地促进传质、传导，进而提高电化学性能。

纵观文献和专利，传统的钒氧化物电极大多是通过水热、溶胶凝胶或气相沉积法得到的粉末材料，需要借助外来的导电剂和粘合剂与制备的粉末混合，涂抹在基底上制备电极，因此导电性和稳定性比较差。

发明内容：

本发明的目的是解决现有的氧化钒电极在制备过程中需要涂抹电极，而产生的导电性和循环稳定性差的问题，提供一种VO₂/Ni一体化电极的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种VO₂/Ni一体化电极的制备方法，包括以下步骤：

第一步，将水和醇按照一定比例混合；

第二步，放入适量的钒源；

第三步，将草酸放入以上溶液中,搅拌1小时，形成悬浊液；

第四步，将清洗过的泡沫镍和第三步得到的悬浊液一并转移至水热反应釜中，采用水热法在泡沫镍上生长二氧化钒，即得到VO₂/Ni一体化电极。

进一步地，第一步水和醇的比例为3:1(任意比例，包括纯水或者醇)。所用醇包括甲醇、乙醇等，但不限于甲醇、乙醇。

进一步地，第二步加入钒源包括五氧化二钒、偏钒酸铵等。

进一步地，加入草酸的量为0.05mol/L～0.25mol/L。

进一步地，第四步的水热温度为150～200℃，水热时间为10～24小时。

本发明VO₂/Ni一体化电极应用在超级电容器中。

本发明优点：

1.本发明的制备方法简单、成本低，所用原料储量丰富，需要泡沫镍、钒源和草酸三种原料，利用简单快速的一步水热法即可制备VO₂/Ni一体化电极；

2.本发明的制备方法可以通过改变反应条件来调节二氧化钒的形貌特征；