[发明专利]一种聚吡咯/氢氧化镍/泡沫镍一体化电极及其制备方法

说明书

本文公开了一种聚吡咯/氢氧化镍/泡沫镍一体化电极及其制备方法，由聚吡咯和氢氧化镍负载在泡沫镍上构成，其中，聚吡咯和氢氧化镍在泡沫镍上的总负载量为0.9％~1.4％，聚吡咯与氢氧化镍的质量比为1：3~2：1。对该一体化电极进行电化学测试，得出该电极具有优良的电化学性能，且随着聚吡咯量的增加，材料比电容先增加后降低，在硝酸镍与六亚甲基四胺摩尔比为1：1、吡咯单体浓度为0.05mol L^‑1时该电极在2A g^‑1电流密度下比电容高达2174F g^‑1，并且具有最高的比电容保持率。

技术领域

本发明属于电化学超级电容器新能源领域，具体涉及到一种聚吡咯/氢氧化镍/泡沫镍一体化电极的制备并对其电化学性能进行测试。

背景技术

当今社会，随着化石能源的生产和利用所带来的环境问题日益加剧，开发新型的能源存储与利用器件是可再生新能源利用的关键，超级电容器便是其中之一。碳材料、金属氧化物/氢氧化物和导电高分子是三类重要的超级电容器电极材料。比表面积是超级电容器电极材料的一个很重要的性能指标，大的比表面积能够在充放电时提供更多的活性位点进而加快电荷的迁移,达到更高的双电层电容，因此将材料纳米化可以显著提高材料的储存电荷能力与利用效率。氢氧化镍作为过渡金属化合物，它具有较高的理论电容、独特的形貌结构、成本低以及合成方便的优点。但是固有的两个缺陷：循环性能差和导电性差导致了其单独作为超级电容器电极材料时性能不尽如人意。将Ni(OH)₂与其它材料进行复合获得性能优异的复合材料是改善策略之一。例如，文献(Zhang J,Kong L B,Cai J J,etal.Hierarchically porous nickel hydroxide/mesoporous carbon compositematerials for electrochemical capacitors[J].Microporous and MesoporousMaterials,2010,132(1):154-162.)中在镍氢氧化物中引进介孔碳可以制备出氢氧化镍/介孔碳复合材料，其电荷迁移阻力明显减小，导致材料在电流密度为5mA cm^-2时比电容极高。聚吡咯作为一种导电高分子，其不仅具有一定的赝电容，而且有良好的导电性。将聚吡咯与其它材料进行复合制备出导电性能良好的复合材料，既能够克服单一材料本身的缺点也能够使两种材料产生协同作用，互相促进以获得杰出的电化学性能。例如，文献(SharmaR K,Rastogi A C,Desu S B.Manganese oxide embedded polypyrrole nanocompositesfor electrochemical supercapacitor[J].Electrochimica Acta,2008,53(26):7690-7695.)中先合成链状聚吡咯，然后将二氧化锰嵌入到聚吡咯中形成二氧化锰/聚吡咯材料，这种复合材料具有远大于单一材料的比电容。因此，制备高性能复合电极材料是新一代超级电容器发展的一个趋势。

发明内容

本发明的目的是通过简便绿色环保的方法制备出一种聚吡咯/氢氧化镍/泡沫镍一体化电极，并用于超级电容器。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种聚吡咯/氢氧化镍/泡沫镍一体化电极，聚吡咯和氢氧化镍在泡沫镍上的总负载量为0.9％～1.4％，聚吡咯与氢氧化镍的质量比为1：3～2：1。

一种聚吡咯/氢氧化镍/泡沫镍一体化电极制备方法，包括如下步骤：

步骤1，恒温水浴下，将经过预处理的泡沫镍基底浸入乙酸镍的乙醇溶液中；

步骤2，将步骤1所得基底煅烧；

步骤3，重复步骤1至步骤2多次；

步骤4，配制硝酸镍和六亚甲基四胺的混合水溶液，并将步骤3所得基底浸入溶液，水热反应，反应完冷却后取出基底洗涤干燥；