[发明专利]一种超级电容器电极MnO2@Ni-Al LDH复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种超级电容器电极MnO₂@Ni‑Al LDH复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)泡沫镍预处理；(2)将预处理过的泡沫镍于50‑60度，真空干燥至恒重；(3)用电化学工作站三电极体系进行电沉积，进行恒电位沉积；(4)沉积后泡沫镍用去离子水冲洗，50‑60℃真空干燥至恒重。本发明与现有技术相比，利用电化学合成的方法可以将LDH基材料直接在溶液中修饰到电极上，修饰时间短，同时无需添加粘结剂，沉积材料与基底结合比较牢固。所制备的复合材料的尺寸均匀、活性好；效率高，成本低，生产流程短，便于生产，以其为原料制成的超级电容器具有优越的电化学性能和超长的使用寿命。

技术领域

本发明涉及电化学及能源领域，具体地，涉及一种超级电容器材料 MnO₂@Ni-AlLDH复合材料的制备方法。

背景技术

随着科技的进步及社会文明程度的提高，能源问题已成为人类社会可持续发展战略的核心，是影响当前世界各国能源决策和科技导向的关键因素，同时，也是促进能源科技发展的巨大推动力。从能源的利用形态来看，电能作为能量利用的最终形态，已成为人类物质生产和社会发展不可缺少的“源动力”。近年来，小型分立的可移动电源的发展更是增加了电能的利用形式和应用范围。另外，随着科技发展和信息社会的到来，各种电子设备、医疗设备、家用电器及移动通信设备的逐渐普及，对高性能存储备用电源的需求越来越迫切。这些储能装置除了对能量密度有一定的要求外，对功率密度的要求越来越高，因此，迫切需要高功率型的储能装置以满足当前特殊应用领域的需求。

在上述特殊需要的推动下，电化学电容器近年来成为了人们的研究热点。作为一种新型储能元件，电化学电容器越来越受到国家的重视。

电化学电容器又名超级电容器,是介于物理电容器和二次电池之间的一类新型储能器件。它既具有物理电容器可以快速充放电的特点,又具有化学电池的储能机理。与物理电容器相比,超级电容器具有功率密度高、循环寿命长、工作温度范围宽和用量大等特点。

作为一种能量存储装置,超级电容器主要由比容量甄别其储能性能。根据储能机理的不同,超级电容器可分为电化学双电层与法拉第赝电容电容器两类:

(1)电化学双电层电容器依靠电荷在电极表面的活性物质和电解液离子接触界面上的积累、并以静电吸附进行能量的储能的电容器。

(2)法拉第赝电容电容器依靠电荷在电极表面由活性物质与电解液离子发生法拉第反应而进行能量存储的电容器。

一般要求法拉第赝电容电极材料要有良好的导电性,以利于电极中电荷的收集和分配。除此之外,还应具其它的优点如快速充放电能力强、比容量高等。目前法拉第赝电容器的电极材料主要有金属氧化物和导电聚合物。导电聚合物类材料作为超级电容器的电极材料,在充放电过程中,会发生体积的膨胀,导致其循环稳定性较差。金属化合物类电极材料目前主要有:过渡金属(氢) 氧或硫化物及其水合物。在金属化合物电极发生快速可逆的电极反应,且该电极反应能深入较浅的电极内部,因此能量存储于超二维空间中,大大提高了能量密度。

LDH(“层状双氢氧化物”的英文简称)基材料因具有一些独特的适合于作为修饰材料的物理化学性质，如良好的吸附性、生物相容性、热稳定性、低毒性以及价格低廉已经引起了电化学生物传感器的广泛关注。LDH含有丰富的片层，作为超级电容器的电极材料，它能同时利用双电层电容和法拉第准电容两种储能机制，一方面通过提供大比表面积可以提高其双电层电容，另一方面利用层板上过渡金属元素的氧化还原反应可以提供比双电层电容高很多的法拉第准电容。然而，大多数采用共沉淀法和水热法合成的LDH 基材料直接滴涂在修饰电极上需要使用交联剂来进行固定，通常得到的修饰电极稳定性不好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无需交联剂的MnO₂@Ni-Al LDH复合材料的制备方法。