[发明专利]一种制备镍钴的氧、硫化合物复合薄膜电极的方法

说明书

本发明涉及一种制备镍钴的氧、硫化合物复合薄膜电极的方法。采用高温氧化硫化原位制备，集流体为表面镀覆镍钴磷合金镀层的导电材料。集流体的制备包括除油、水洗、酸洗、水洗、化学镀镍钴磷、水洗、干燥。复合薄膜电极高温氧化硫化原位制备方法包括集流体浸泡过饱和硫化物溶液、高温氧化硫化步骤。制备的复合薄膜电极具有蜂窝煤状的多孔结构特征，当用于超级电容器电极时，具有内阻小、耐热耐蚀性好、比电容高、电极材料薄膜与集流体间结合力高等优点。制备的复合薄膜电极比电容达1.34 F/cm²。本发明提供的高温氧化硫化原位制备方法具有投资少、工艺操作简单、重复性好和适合产业化生产等特点。

技术领域

本发明属于二维薄膜电极材料制备技术领域，特别涉及一种高温氧化硫化原位制备镍钴的氧、硫化合物复合薄膜电极方法。

背景技术

超级电容器因具有功率密度高，循环稳定好和可快速充放电等特点，在智能电网、新能源汽车、太阳能和风能发电、消费电子等领域存在广泛的应用。研究开发超级电容器用的新型电极材料，是该研究领域主要研究方向。研究表明，过渡族金属氧化物具有较高的比电容和电荷存储能力，但过渡族金属氧化物的导电性较差。与此相比，过渡族金属硫化物则具有较好的导电性能。文献检索发现，用导电性较好的过渡族金属硫化物掺杂，改善过渡族金属氧化物电极的导电性能的复合过渡族金属氧、硫化合物电极的文献鲜见报道。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种制备镍钴的氧、硫化合物复合薄膜电极方法，具体包括以下步骤：

（1）集流体基体预处理：将集流体基体进行除油、水洗、酸洗和水洗处理；

（2）集流体制备：将预处理的集流体基体置于镍钴磷化学镀液中，在集流体基体表面均匀镀覆镍钴磷合金镀层，然后水洗，干燥；

（3）浸泡法涂覆硫化物溶液：将上述集流体浸泡于过饱和硫化物溶液中，使集流体表面获得均匀的硫化物液膜；

（4）高温氧化硫化：将表面均匀涂覆硫化物液膜的集流体置于含氧的加热设备中进行高温氧化硫化，反应温度为330 ~ 420 ℃，反应时间为1 ~ 2小时，在集流体表面原位制备镍钴的氧、硫化合物复合电极材料膜，取出冷却后即得到镍钴的氧、硫化合物复合薄膜电极。

步骤（1）中所述的集流体基体优选纯铁箔，但不仅限于纯铁箔，还包括金属镍箔、泡沫镍、不锈钢箔、铜箔等导电性能良好的金属或导电性良好的非金属如碳材料。

步骤（2）中所述的化学镀镍钴磷镀液为高温碱性镀液，化学镀温度为（82±1）℃，化学镀时间为30 ~ 120分钟，优选30分钟。镍钴磷合金镀层中镍、钴和磷的质量分数范围依次为30% ~ 50%、40% ~ 64%和6% ~ 10%，优选的质量分数依次为45.99%、46.01%和8.00%。镍钴磷合金镀层中镍和钴元素为原位制备镍钴的氧、硫化合物复合薄膜电极时，参与化学反应的成膜合金元素。

步骤（3）中的过饱和硫化钠溶液，硫化物中的硫为原位制备时参与形成镍钴的氧、硫化合物复合薄膜的成膜元素；集流体在过饱和硫化物溶液中的浸泡时间为1 ~ 2分钟。上述所述过饱和硫化物溶液，优选过饱和硫化钠溶液，但不仅限于过饱和硫化钠溶液，也可为其它可溶性过饱和硫化物溶液，如过饱和硫化钾和过饱和硫化铵溶液等。

步骤（4）中所述的集流体表面均匀涂覆过饱和硫化钠液膜，在高温下，环境中的氧、集流体表面覆盖的硫化钠与集流体表面的镍钴直接反应，在集流体表面原位生成镍钴的氧、硫化合物复合电极膜，加热表面涂覆硫化钠溶液的集流体的设备为普通箱式电阻炉，反应温度为330 ~ 420 ℃，优选为350℃，反应时间为1 ~ 2小时。上述所述的加热设备优先箱式电阻炉，但不仅限于箱式电阻炉，也可为其它形式的加热恒温设备。

有益效果：与已报道的过渡族金属氧化物和硫化物电极大多数采用水热法制备相比，本发明提供的一种制备镍钴的氧、硫化合物复合薄膜电极方法，具有以下优点：