[发明专利]一种MnCO3/Ni(OH)2/泡沫镍多级网状复合电极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种MnCO₃/Ni(OH)₂/泡沫镍多级网状结构复合电极材料的制备方法，包括下述步骤：首先对泡沫镍采用稀盐酸、丙酮进行预处理，将处理好的泡沫镍别用去离子水和无水乙醇分超声清洗，真空干燥后浸入高锰酸钾溶液中，然后一同转移到预加热过的尿素溶液中，80‑95℃反应3‑12h，将镍片取出，去离子水洗涤，真空干燥，得到原位生长于泡沫镍片上的MnCO₃/Ni(OH)₂/泡沫镍多级网状结构复合电极材料。该电极材料具有很好的比电容和良好的循环稳定性，在电流密度为5A/g充放电循环1000圈后电极的比电容保留率为90％。

技术领域

本发明涉及一种MnCO₃/Ni(OH)₂/泡沫镍多级网状复合电极材料的制备方法，具体地说，是涉及一种具有良好充放电性能和循环稳定性能的MnCO₃/Ni(OH)₂/泡沫镍多级网状复合电极材料的制备方法。

背景技术

超级电容器是一种能够快速充放电、循环寿命长且功率密度高的新型储能装置。由于其优越的性能而备受关注，目前，氢氧化镍由于其资源广泛、价格低廉、对环境无污染、具有较高的比电容、能量密度和功率密度等优点，已被广泛应用于超级电容器电极材料。但由于导电性能差而很难进一步达到理论比电容量。传统电极的制备通常采用涂抹法，由于有机胶黏剂的使用导致制备的电极导电率低、内阻高且循环稳定性差而限制了其应用。为解决这一问题，利用泡沫镍既可以作为电极集流体又作为镍源，使Ni(OH)₂电极材料直接生长在泡沫镍骨架上，这样可以有效避免传统氢氧化镍电极循环稳定性差、内阻高等问题，将大大提高电容器的性能。锰基资源丰富、价格低廉、毒性低及具有较高的理论比电容等优点成为人们研究的热点，S Devaraj等报道了MnCO₃作为电极材料在电流密度为1.5mg/cm²比电容高达 216F/g，且作为电容器的阳极材料具有优异的电容特性。(Journal of MaterialsChemistry A,2014, 2(12):4276-4281)

根据法拉第赝电容的充放电机理可知，具有高比表面积的电极材料，有利于电子和电解质离子传输和扩散，会大大提高电化学反应的速率，因此，设法提高电极材料的比表面积，有利于提高材料的比电容和循环稳定性。同时，人们在研究中发现，仅仅用单一材料作为超级电容器的电极材料仍有许多局限性，将不同种类的电极材料复合，不仅可以弥补单一材料的缺点，同时还可以实现材料性能的优势互补，能开发出性能优于单一材料的电极材料。中国发明专利CN201610037445.6公开了一种柔性固态超级电容器Cu(OH)₂@Ni₂(OH)₂CO₃多级纳米阵列电极的制备方法，包括Cu(OH)₂纳米棒的制备和Ni₂(OH)₂CO₃纳米片包覆两步反应。中国发明专利CN102709058A公开了一种制备超级电容器二氧化锰-氢氧化镍复合电极材料的方法。中国发明专利CN201610654387.1公开了一种用于超级电容器的Ni(OH)₂/NiSe纳米棒材料及其制备方法，先在泡沫镍基底上生长前驱体纳米棒；再将前驱体进行硒化，采用两步法制得Ni(OH)₂/NiSe纳米棒。可以看出目前制备的氢氧化镍及复合材料，还主要局限于与二氧化锰NiSe等少数几种材料复合，要么复合的步骤复杂，要么使用有机原料，生产成本高。

基于上述原因，如何找到一种工艺相对简单、反应条件较温和，并能制备出高比表面积的具有良好充放电性能和循环稳定性能的MnCO₃/Ni(OH)₂/泡沫镍多孔网状复合结构电极材料，则是本发明所要解决的主要问题。

发明内容：