[发明专利]超级电容器用Ni1‑x‑yCoxMny(OH)2@C材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超级电容器技术领域，具体涉及一种超级电容器用Ni_1-x-yCo_xMn_y(OH)₂@C材料及其制备方法。

背景技术

随着全球经济发展，环境污染、温室效应以及能源危机迫使人们急切地寻求一种绿色、安全、无污染的新型储能装置。锂离子电池因其高的能量密度、毒性小被广泛应用于电子便携设备、国防科技、航空航天、电动汽车等领域中，但是锂离子电池因其自身较差的功率性和潜在的安全风险限制了其在动力电源等领域的广泛应用。超级电容器因其杰出的倍率性能以及循环寿命被视为锂离子的补充或替代物，一经问世就备受关注。众所周知，电极材料对超级电容器的性能好坏起着决定性的作用。一般超级电容器材料包括：碳材料，导电聚合物以及金属氧化物(氢氧化物)三大类。其中，金属氧化物(氢氧化物)由于具有比容量高、倍率性、原材料丰富的优势，是一种具有较好的潜在应用前景的超级电容器材料。本发明在此提供了一种超级电容器用Ni_1-x-yCo_xMn_y(OH)₂@C材料及其制备方法，该制备方法简单、易控，合适大规模操作，所制得的Ni_1-x-yCo_xMn_y(OH)₂@C复合材料具有高比容量及优异的倍率性能，具有较好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单、高效、易于操作的超级电容器用Ni_1-x-yCo_xMn_y(OH)₂@C材料及其制备方法，采用此方法所得的材料用作超级电容器活性材料时具有高比容量和优异的倍率性。

本发明的超级电容器用Ni_1-x-yCo_xMn_y(OH)₂@C材料，分子式中0.1≤x≤1，0.1≤y≤1，所述的复合材料中的Ni_1-x-yCo_xMn_y(OH)₂的粒径处于10纳米至100微米之间。

本发明超级电容器用Ni_1-x-yCo_xMn_y(OH)₂@C材料的制备方法，包括下述步骤：(1)制备Ni_1-x-yCo_xMn_y(OH)₂：将镍盐、钴盐和锰盐溶解到混合溶液中，然后加入沉淀剂得到混合液，将上述混合液置于聚四氟乙烯反应器中于120-200℃反应2-48小时，分离、干燥后可得Ni_1-x-yCo_xMn_y(OH)₂；(2)引入C制备Ni_1-x-yCo_xMn_y(OH)₂@C复合材料：将步骤(1)所得的Ni_1-x-yCo_xMn_y(OH)₂分散到混合溶液中，然后添加C材料，搅拌均匀后置于反应釜中二次水热处理，在100-240℃反应1-24小时，离心、分离干燥后即可得到复合材料Ni_1-x-yCo_xMn_y(OH)₂@C。

步骤(1)中镍盐、钴盐和锰盐分别是硝酸盐、硫酸盐、氯化物或醋酸盐；混合溶液为去离子水、无水乙醇、乙二醇和丙酮中任意两种的混合，混合比例从0.1：1至1：0.1；沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸胺和尿素中的一种或几种；沉淀剂的用量和金属盐总量摩尔比充1：0.5至1：2。

步骤(2)引入C为具有高的导电性能的碳材料，可以是碳纳米管、天然石墨、活性炭和石墨烯中的一种或几种。

步骤(2)添加C的质量为Ni_1-x-yCo_xMn_y(OH)₂质量的1-80wt％。

步骤(2)的混合溶液为去离子水、无水乙醇、乙二醇和丙酮中任意两种或多种的混合液。