[发明专利]一种用于超级电容器的电极材料及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种用于超级电容器的电极材料及其制备方法和用途，使用湿化学方法在泡沫铜表面形成均匀的氢氧化铜纳米线，后以此为基体及铜源，通过两步水热法，形成铜掺杂的镍钴双金属硫化物；泡沫铜作为电子传输的快速通道，改善集流体与活性材料的电荷传输速率，使得电极材料具有较高的电荷传输效率；通过水热法使得活性材料将氢氧化铜纳米线均匀的包覆，显著增强电极材料的机械稳定性及循环使用寿命。

技术领域

本发明属于超级电容器电极材料领域，尤其涉及一种用于超级电容器的电极材料及其制备方法和用途。

背景技术

随着科学技术的迅猛发展引起的科技迅速进步，各种新型的电子科技产品、以及对环境友好的交通工具迅速的进入到人们的日常生活，因此迫切的需要能够满足人们日常使用的具有高的功率能量密度、长的循环寿命及可快速充当点的储能器件进行重点的研究。超级电容器是一种介于二次电池和常规电容器之间的新型储能器件，兼有电池和电容的双重功能，具有能够瞬时大电流放电、充放电速度快、使用寿命长、绿色环保、性能优异等特点获得了较为广泛的关注。

然而传统的电容器电极材料成本较高、容量相对于二次电池要低得多，使得其在很多领域使用受到限制。因此超级电容器能够技术上获得突破，将会对于未来的电子科技产品以及交通工具的发展，造成极大的推动。

为了提高超级电容器的储能性能，目前大部分的研究主要集中在超级电容器的电极材料上，通过提高电极材料的比表面积增加电极材料与电解液的接触面积，提高电子电导率来增强充放电过程中电子的传输速率来增加超级电容器的比电容，因此很多研究工作研究思路均将高导电性材料，如银单质，石墨烯和碳源等和活性材料复合。虽然采用将高导电性材料与活性材料复合可以提高超级电容器的比电容，但是其造价过高且制备过程常出现团聚现象不利于超级电容器材料的使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种用于超级电容器的电极材料及其制备方法和用途。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于超级电容器的电极材料，其制备方法，由铜掺杂的镍钴双金属硫化物原位生长于泡沫铜基底的氢氧化铜纳米线上形成。

具体的，包括以下步骤：

(1)对泡沫铜进行预处理；

(2)将预处理过的泡沫铜置于强碱性混合溶液中，反应15-20分钟，清洗，烘干，得到基于泡沫铜的氢氧化铜纳米线前驱体材料。

(3)将所制备的基于泡沫铜的氢氧化铜纳米线前驱体放置于环六亚甲基四胺及一定比例硝酸镍、硝酸钴的混合溶液在110℃下进行水热反应，反应6小时，冷却，清洗，烘干，得到基于氢氧化铜纳米线的镍钴双金属氢氧化物前驱体材料。

(4)将上述的基于氢氧化铜纳米线的镍钴双金属氢氧化物前驱体置于硫脲溶液在105℃进行水热反应，反应2小时，冷却，清洗，烘干，即得到所述超级电容器电极材料。

上述的制备方法，所述步骤(1)中，泡沫铜进行预处理过程具体为：将泡沫铜放入0.5-1mol/L盐酸中超声10-15分钟，取出后使用去离子水清洗数次，再放于丙酮中超声3-5分钟；将经过丙酮超声处理的泡沫镍用无水乙醇超声2-3次，经过丙酮超声处理的泡沫铜用去离子水超声2-3次，真空烘干，完成预处理。

优选的，所述步骤(2)中，强碱性混合溶液是指氢氧化钠溶液和过硫酸铵溶液的混合溶液；所述氢氧化钠溶液的浓度为8-10mol/L，过硫酸铵溶液的浓度为0.8-1mol/L。

优选的，所述步骤(2)中，所述强碱性混合溶液硫中氢氧化钠溶液和过硫酸铵溶液的体积比为1：3。

优选的，所述步骤(3)中，硝酸镍、硝酸钴和环六亚甲基四胺的摩尔质量比为1：0.5-2：2.2。