[发明专利]镍钴双金属氧化物复合材料、镍钴双金属硫化物复合材料及超级电容器

说明书

本发明属于超级电容器电极材料技术领域，具体涉及一种镍钴双金属氧化物复合材料、镍钴双金属硫化物复合材料及超级电容器。本发明以硫代水杨酸为配体，加入Co²⁺和Ni²⁺，水热合成镍钴双金属有机配合物，经400℃煅烧制得镍钴双金属氧化物复合材料。进一步地以具有优异的电化学性能的镍钴双金属氧化物复合材料为前驱体，采用一步水热法硫化得到镍钴双金属硫化物复合材料，该镍钴双金属硫化物复合材料其电化学性能明显优于镍钴双金属氧化物复合材料，在提高比电容的同时，又可保持高能量密度、高功率密度、良好的导电性及长循环寿命。

技术领域

本发明属于超级电容器电极材料技术领域，具体涉及一种镍钴双金属氧化物复合材料、镍钴双金属硫化物复合材料及超级电容器。

背景技术

近年来，科学技术的进步极大地促进了日常生活中各种电子产品的发展。这就需要为我们的电子工具寻找最快、最有效的充电设备。电池已经被广泛地使用了几个世纪，但是其存在着一些缺点，如功率密度低、使用寿命短等。而具有高功率密度、快速充放电和长循环寿命等优点的超级电容器刚好可以弥补电池的劣势，其正成为新一代的储能设备。然而，和电池相比，超级电容器的能量密度非常低，这在很大程度上限制了其在高级电子产品中的应用。现如今，开发具有优异结构的电极材料来提高能量密度而又不牺牲功率密度和循环寿命仍是一个巨大的挑战。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种镍钴双金属氧化物复合材料，其制备方法如下：

(1-1)配置碱性条件下的乙醇溶液，加入硫代水杨酸并使其溶解，得到溶液A；

(1-2)配置含有镍离子和钴离子的水溶液，得到溶液B；

(1-3)将溶液B逐滴加入溶液A中，搅拌使两者混合得到混合溶液；

(1-4)将混合溶液在密封条件下以及100-150℃下反应，待反应结束后，冷却至室温，产物用水、乙醇洗涤若干次，然后干燥，得到黑色固体粉末；

(1-5)将(1-4)得到的黑色固体粉末升温至390-410℃，煅烧至重量降低45％-55％，降温至室温，得到镍钴双金属氧化物复合材料。

本发明以水热法制备镍钴双金属有机配合物，经煅烧后得到镍钴双金属氧化物复合材料，该镍钴双金属氧化物复合材料中含有NiCo₂O₄、NiO和Co₃O₄，是由不规则的颗粒和块状物堆积而成的，其具有着优异的电化学性能。

优选地，步骤(1-1)中，碱性条件下的乙醇溶液为氢氧化钠溶于90％乙醇，所述氢氧化钠、硫代水杨酸的摩尔比为1:1。

优选地，所述钴离子、镍离子的摩尔比为1:1，硫代水杨酸与钴的摩尔比为4:1。

进一步地，本发明提供一种镍钴双金属硫化物复合材料，其制备方法如下：

(2-1)将硫代乙酰胺溶解于水中，然后加入上述的镍钴双金属氧化物复合材料，搅拌得到混合物；

(2-2)将混合物在密封条件下以及150-170℃下反应8-12h，反应结束后，冷却至室温，得到产物；

(2-3)将产物用去离子水多次洗涤，然后干燥，得到镍钴双金属硫化物复合材料。

本发明所提供的镍钴双金属硫化物复合材料，以具有优异的电化学性能的镍钴双金属氧化物复合材料为前驱体，采用一步水热法硫化得到镍钴双金属硫化物复合材料，该镍钴双金属硫化物复合材料其电化学性能明显优于镍钴双金属氧化物复合材料，在提高比电容的同时，又可保持高能量密度、高功率密度、良好的导电性及长循环寿命。

优选地，镍钴双金属氧化物复合材料与硫代乙酰胺的质量比为5:1、4:1、2:1、1:1或1:3。