超级电容器电极材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107275105A(43)申请公布日2017.10.20(21)申请号201710659786.1(22)申请日2017.08.04(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人赵智洋焦新艳郝青丽周文昭蒋宇轩(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人邹伟红朱显国(51)Int.Cl.H01G11/26(2013.01)H01G11/30(2013.01)H01G11/46(2013.01)H01G11/24(2013.01)H01G11/86(2013.01)权利要求书1页说明书5页附图7页(54)发明名称超级电容器电极材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种超级电容器电极材料及其制备方法，所述电极材料不使用导电剂与粘结剂，利用水热法直接使活性材料附着在柔性导电基底的表面，之后将其在马弗炉里高温煅烧得到最终电极材料。由于减少了导电剂和粘结剂的使用，这种生长方法更有利于离子的快速传输，对于传质过程受阻的电极而言，该生长方法有效降低了电极的阻抗，提升了电极比容量，经测试，在1A/g的电流密度下，其比容量可达到1590.4F/g，其在10A/g的电流密度下经过10000次循环仍能保持102%的容量，具有工业化前景。CN107275105ACN107275105A权利要求书1/1页1.超级电容器电极材料，所述电极材料以泡沫镍为基底，其特征在于，在所述基底上自生长锌钴氧化物三维纳米簇结构，其中，锌钴氧化物为摩尔比为2：1的氧化锌ZnO和氧化亚钴CoO的混合物。2.如权利要求1所述的超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：分别配制硝酸锌和硝酸钴的水溶液，再配制氟化铵和尿素的乙醇混合溶液，将硝酸锌水溶液逐滴加入硝酸钴水溶液中，最后逐滴加入氟化铵和尿素的乙醇混合溶液，其中，硝酸钴、硝酸锌、氟化铵、尿素的摩尔比为2:1:2:5；步骤2：将洁净的泡沫镍置于步骤1所述的前驱体溶液中进行水热反应；步骤3：反应结束后，清洗、干燥；步骤4：将步骤3所得样品经过惰性气氛下煅烧得到以泡沫镍为基底的纳米结构超级电容器电极。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，硝酸锌水溶液的浓度为6×10-5-5-4-4~7×10mol/L，硝酸钴水溶液的浓度为1.3×10~1.4×10mol/L，氟化铵和尿素的乙醇混-5-5合溶液中，乙醇质量浓度为90%~95wt%，氟化铵浓度为4×10~5×10mol/L。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，洁净的泡沫镍采用丙酮、去离子水、盐酸、去离子水、乙醇依次超声清洗，其中，盐酸浓度为2mol/L~3mol/L，每次超声清洗时间为10~20分钟。5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述的水热反应温度为140~160℃，时间为8~10小时。6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，依次采用去离子水和乙醇清洗所得样品。7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤4中，所述煅烧为程序升温，升温程序为：以2℃/min的速率从室温升至400~450℃；之后恒温2~4小时，最后自然降至室温。2CN107275105A说明书1/5页超级电容器电极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于纳米材料技术领域，特别涉及一种超级电容器电极材料及其制备方法。背景技术[0002]长期以来，由于人类文明的发展，煤、石油、天然气等传统化石能源作为发电能源而被广泛使用，但这却造成了能源危机与环境污染等一系列问题，因此，人类着重开发了太阳能，地热能，水能等新能源，但这些新能源过于依赖自然环境条件而且产生的能量比较不稳定，这对传统的储能器件造成了极大的损失，因而也成为了新能源发展过程中的一个瓶颈。因此，关于能量存储设备的研究也成为了新能源发展的热点之一。其中，超级电容器作为一种介于电池与传统电容器之间的新型储能元件，由于有着较高功率密度，长循环寿命，快充放电速率，宽使用温度窗口以及绿色环保等优点而备受关注。[0003]另一方面，伴随电子工业的发展与革新，各种柔性器件逐渐被开发，但电池形状及尺寸的固定性制约了电子产品的进一步研发与拓展，柔性储能器件正是解决这一问题的巨大突破口，其中柔性超级电容器由于体积小、重量低、易于处理、可靠性好、操作溫度广泛，作为储能设备用于柔性可穿戴电子产品被寄予巨大的期望。[0004]按照不同的储能原理，超级电容器可分为双电层电容和法拉第赝电容。双电层电容的电极材料以高比表面积的碳材料为主，依靠电极/电解液界面通过电子或离子的定向排布造成电荷的对峙产生电容，法拉第赝电容电极材料以金属氧化物、氢氧化物以及具有Schiff碱结