[发明专利]一种金属钴包覆钴铝氢氧化物超级电容器材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种超级电容器材料，具体涉及一种金属钴包覆钴铝氢氧化物超级电容器材料的制备方法，包括如下步骤：将钴配合物和钴铝层状氢氧化物与强碱溶液混合，加入分散剂和还原剂，通过发生还原反应在钴铝层状氢氧化物表面包覆金属钴，得到金属钴包覆钴铝氢氧化物超级电容器材料。与现有技术相比，本发明在钴铝层状氢氧化物的表面上包覆一层金属钴，其本身仍然能够保持层状氢氧化物(LDHs)的结构和电化学性能；并且由于在表面引入了一层金属界面，其导电性得到增强，进而充放电质量比电容得到增加，电化学稳定性和循环性能得到提高。

技术领域

本发明涉及一种超级电容器材料，具体涉及一种金属钴包覆钴铝氢氧化物超级电容器材料的制备方法。

背景技术

Co-Al层状氢氧化物是在材料合成时使用三价金属离子Al等取代部分Co，从而形成层状氢氧化物(layered double hydroxides，简写为LDHs)，用通式可以表示为[CoAl_x(OH)_2(1+x)]X^n-_x/n·mH₂O，式中，X^n-为带n个负电荷的层间阴离子，x、y和m根据化合物的计量组成确定。在该结构中，6个OH^-配位Co离子和Al离子形成八面体，这些八面体共享6个边形成氢氧化物层。一般而言，摩尔比x/y在2～4：1之间是具有层状氢氧化物的结构特点。Co-Al层状氢氧化物具有较大的放电比电容(约800法拉第/克)和较高的功率的放电性能，有望用与新型碱性超级电容器材料。目前，合成Co-Al层状氢氧化物的方法有共沉淀法、均相共沉淀、水热法等。

但是，Co-Al层状氢氧化物作为超级电容材料必须要在碱性条件下使用，因而材料必然要经历电解液的润湿、溶解和侵蚀作用和影响。通常碱的浓度为1～8mol/L，而由于Co-Al层状氢氧化物中的组成元素钴、铝具有两性的特点，在一定的浓碱中很容易会与氢氧根离子结合成可溶于碱的Co(OH)₄^2-、Al(OH)₄^-等离子。发生化学反应式为：

Co(OH)₂+2OH^-＝Co(OH)₄^2-+H₂O

Al(OH)₃+OH^-＝Al(OH)₄^-

这些溶解反应会造成活性Co-Al层状氢氧化物发生结构转变，从原有的高比电容材料转变为低比电容的Co(OH)₂电极材料。更重要的是，反应还会造成原有电极导电网络的破坏，活性物质的脱离意见电极性能的衰退。如果将Co-Al层状氢氧化物在用作电极材料前，预先在碱性电解液中放置进行处理，电极材料将可能获得一定的耐碱能力，从而有助于承受强碱电解液溶解和侵蚀。

另一方面，层状氢氧化物属于半导体类材料，导电性不好。传统的方法是在电极制造时，添加如石墨、乙炔黑等导电剂以增强电极的导电性，进而提高电极的放电比容量和循环性能。但材料界面阻抗对其电化学性能影响较大，直接添加导电剂的方法对降低界面阻抗的效果不明显，因而无法明显改善电极性能。

发明内容

如果在活性电极材料表面包覆一层高导电物质，有望得到一种充放电循环稳定性好、比电容容量大的高性能的超级电容器材料，这样必然有利于电极内电子的转移，从而改善电极的导电性能以及电化学性能。

本发明的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种金属钴包覆钴铝氢氧化物超级电容器材料的制备方法，得到一种稳定性强、高放电比电容、循环性能优良的超级电容材料。

本发明的目的通过以下技术方案实现：