[发明专利]一种电容器用Cu2

说明书

本发明公开了一种电容器用Cu₂O/NiO材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将铜箔作为基底，依次清洗、干燥；(2)配制电化学沉积所需的沉积液；(3)在三电极体系下对铜箔使用计时电位法对其进行电化学沉积，洗涤、干燥；(4)得到的电沉积产物氩气下低温扩散退火；(5)配制电化学脱合金所需的脱合金液；(6)在三电极体系下对(4)中Zn‑Ni‑Cu合金层的铜箔前驱体使用计时电位法进行电化学脱合金，得到纳米球状的无粘结剂Cu₂O/NiO电极材料。通过本发明的方法制备时间短、效率高，活性物质与铜箔基底无需粘结剂、结合牢固，复合材料形貌可控、比电容高、具有较长的循环寿命。

技术领域

本发明涉及电容器用复合材料，具体是一种电容器用Cu₂O/NiO材料的制备方法，属于超级电容器电极材料制备领域。

背景技术

随着经济发展中能源需求的快速增长，伴随而来的石油、煤炭和天然气等不可再生资源的日渐短缺问题愈发严重，为了应对日益严重的能源和环境危机，开发和利用可再生能源及其相关技术至关重要。迄今为止，大多数可再生清洁能源(例如风能、太阳能)高度依赖于环境条件，难以实现可控的持续供能，因此，迫切需要能量存储设备来存储并转换这些间歇性能源。在众多储能设备中，超级电容器将电池的储能特性与电容器的放电特性相结合，以其功率密度高(锂离子电池功率密度的10倍以上)、寿命长(可达到10000次)、安全、环境友好等优点，受到了广泛的关注，在移动电源，备用电源，混合动力汽车电源等领域具有广阔的应用前景。

在超级电容器中影响其电化学性能最主要的因素是电极材料，它的性能直接决定了超级电容器的性能好坏，根据电极材料上活性材料的物理和化学性质，电极材料可以分为三种：碳基材料、过渡金属化合物和导电聚合物。自赝电容器问世以来，具有成本低、理论容量高、环境友好等优点的金属氧化物就是赝电容器电极材料的最佳选择，其能量密度可以达到碳材料的数倍。其物质选择也从最开始的昂贵且有一定毒性的氧化钌(RuO₂)发展到现如今常用的氧化镍、氧化钴、氧化锰、氧化亚铜等过渡族金属氧化物。

制备具有高比表面积的电极材料是改善电极材料的电化学性能的途径之一，纳米球状的电极材料拥有较大的比表面积，这就意味着电极材料与电解液的接触面积变大，从而缩短了电子传输的路径，增加电子转移的效率，提高了材料的电化学性能。目前的商用电容器使用铝箔或铜箔为集流体，以碳为主活性物质与粘结剂涂敷其上，制备过程中活性物质脱片现象严重，且制备出的电极材料能量密度和比电容等表现也难以令人满意。理论上有更高能量密度的金属氧化物主要在泡沫镍、碳布等昂贵三维基底上直接生长，这些基底价格是铝箔、铜箔的几十倍，成本问题限制了其实际应用。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种电容器用Cu₂O/NiO材料的制备方法，解决活性物质与基底结合力差的问题，其无需粘结剂、形貌可控。同时，也优化所制备出的电极材料的电学性能，并且简化制作流程，提高制备效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种电容器用Cu₂O/NiO材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将T2纯铜铜箔剪成若干块面积为1*2cm²的小片，依次使用质量分数3.5％的氢氧化钠溶液、稀盐酸(6:1)、去离子水、无水乙醇清洗裁剪好的铜箔片，然后将铜箔片置于真空干燥箱内70℃干燥9-12h；

(2)配制电化学沉积所需的沉积液，即将镍盐、锌盐、硼酸和去离子水，充分混合搅拌之后转移烧杯到超声波分散器里进行均匀超声波震荡5-10min；