[发明专利]一种镍钴磷酸盐电极材料及其制备方法、超级电容器

说明书

本发明提供了一种镍钴磷酸盐电极材料及其制备方法、超级电容器，该镍钴磷酸盐电极材料的制备方法包括：配制含有镍盐、钴盐和磷酸盐的反应溶液；向所述反应溶液中加入基底，进行水热反应，在所述基底上得到镍钴磷酸盐电极材料，其中，所述水热反应过程中对所述反应溶液进行持续搅拌。采用本发明提供的方法制备的镍钴磷酸盐电极材料的片层较薄且尺寸较小，镍钴磷酸盐电极材料的比表面积更大，使得镍钴磷酸盐电极材料具有更高的电容、更优的倍率性能和循环稳定性。

技术领域

本发明涉及超级电容器技术领域，具体而言，涉及一种镍钴磷酸盐电极材料及其制备方法、超级电容器。

背景技术

超级电容器充放电快，功率密度较大，但是能量密度较小。镍钴磷酸盐(NCP)是一种电池型电容材料，具有良好的导电性，高的电化学活性，超高的理论比电容和稳定的结构，是一种理想的超级电容器活性材料，因此对镍钴磷酸盐的探索具有重要意义。目前有许多方法可以合成镍钴磷酸盐，比如水热法、电沉积法、超声沉淀法、油浴法、以及化学浴沉积法。但是，用这些方法制备的镍钴磷酸盐的片层较厚且尺寸较大，导致镍钴磷酸盐电容较低、倍率性能和循环稳定性较差。

发明内容

本发明解决的技术问题是现有技术制备得到的镍钴磷酸盐的片层较厚且尺寸较大，导致镍钴磷酸盐电容较低、倍率性能和循环稳定性较差。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种镍钴磷酸盐电极材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、配制含有镍盐、钴盐和磷酸盐的反应溶液；

步骤S2、向所述反应溶液中加入基底，进行水热反应，在所述基底上得到镍钴磷酸盐电极材料，其中，所述水热反应过程中对所述反应溶液进行持续搅拌。

优选地，所述步骤S2中，所述搅拌的速度为200-1000rpm。

优选地，所述步骤S2中，所述水热反应的温度为80-200℃，反应时间为1-24h。

优选地，所述步骤S1中，所述反应溶液中Ni²⁺、Co²⁺和PO₄³⁺的摩尔比为x：3-x：2，其中，0≤x≤3。

优选地，所述步骤S1中，所述镍盐包括硝酸镍、氯化镍、硫酸镍和醋酸镍中的至少一种。

优选地，所述步骤S1中，所述钴盐包括硝酸钴、氯化钴、硫酸钴和醋酸钴中的至少一种。

优选地，所述步骤S1中，所述磷酸盐包括磷酸氢二钾、磷酸氢二钠和磷酸氢二铵中的至少一种。

优选地，所述步骤S2中，所述基底包括碳布、不锈钢、泡沫镍、泡沫铜和泡沫钴中的一种。

本发明与现有技术相比，制备镍钴磷酸盐水热反应过程中的搅拌打破了溶解-重结晶平衡，使得生成的镍钴磷酸盐表面有更多的溶解性区域，而不是结晶位点，极大程度避免了晶体的堆叠生长，使得制备的镍钴磷酸盐的片层较薄且尺寸较小，镍钴磷酸盐电极材料的比表面积更大，有利于电解液的快速浸润，使得镍钴磷酸盐电极材料具有更高的电容、更优的倍率性能和循环稳定性。本发明制备的镍钴磷酸盐电极材料为多晶结构，且结晶性较差，晶体缺陷较多，也使得该材料具有较高的电容。另外，水热反应过程中搅拌可以加速离子运动，镍钴磷酸盐能够生长的比较均匀，水热反应过程中持续的搅拌，还能够避免水热反应过程中生成镍钴磷酸盐沉淀，因而能保证更多的镍钴磷酸盐生长到基底上。

本发明还提供了一种镍钴磷酸盐电极材料，采用如上所述的镍钴磷酸盐电极材料的制备方法制得。

本发明还提供了一种超级电容器，包括如上所述的镍钴磷酸盐电极材料。

附图说明

图1为本发明实施例中制备镍钴磷酸盐电极材料的流程图；