[发明专利]一种纳米碳酸氢镍复合碳电极材料的制备方法

说明书

本发明涉及电极材料领域，公开了一种纳米碳酸氢镍复合碳电极材料的制备方法，（1）将蜂蜜溶解于水中，搅拌均匀后，离心处理，取上层清液；（2）在步骤（1）所述的上层清液中加入尿素、六水氯化镍，配置成溶液，充分搅拌后，得前驱体溶液；（3）将步骤（2）所述的前驱体溶液转移至高压反应釜内，反应结束后，冷却至室温，得预产物；（4）将步骤（3）所述的预产物，进行离心处理，将离心后下层沉淀干燥处理，得粗产物；（5）将步骤（4）所述的粗产物采用0.5‑15℃/min升温速率升温后保温，随后冷却至室温，得纳米碳酸氢镍复合碳电极材料。本发明解决了碳酸氢镍复合碳电极材料组分不均匀的问题，并制备得到具有优异性能复合材料。

技术领域

本发明具体涉电极材料领域，更具体地涉及一种纳米碳酸氢镍复合碳电极材料的制备方法。

背景技术

随着便携式电子设备的快速普及、可穿戴设备的不断涌现以及清洁环保的电动汽车的蓬勃发展，电能存储与转化已然成为世界国政府以及科学家们研究的热点问题。超级电容器是一种介于静电电容器与电池之间的新型储能器件，其较高的功率密度、能量存储密度、充电时间短、使用寿命长等优点，在移动通信、国防、航空航天、消费电子产品等诸多领域存在着巨大的应用价值和市场潜力，其广泛使用有望改变传统的能源消费格局，解决日益严重的环境问题。

电极材料是超级电容器性能的核心部件，目前商用化程度较高碳材料具有较高的功率密度，但是电荷存储密度较低(5-20μF/cm²)；而赝电容电极材料的理论比电容值是碳材料的10-100倍，具有明显的存储容量优势。常见的镍的化合物（氧化镍、氢氧化镍、硫化镍等）因镍多变的化合价、较高的理论比电容值、价格低廉、环境友好在超级电容器电极材料被广泛研究。研究表明碳酸氢镍（Ni(HCO₃)₂）是一种比电容值较高、具有潜在应用价值的赝电容电极材料。但是，上述电极材料存在电阻率较高、循环稳定性差等缺点；而通过复合具有有优良导电性能、力学性能的碳材料，利用碳材料优异的导电性改善电化学过程中电荷在复合电极材料中的输运，其优异的力学性能减小电化学过程中Ni(HCO₃)₂弛豫变化产生的应力对电极材料循环寿命的影响，从而可望进一步提升电极的电化学储电性能。因此，本发明采用一种简单的一步合成制备，制备纳米碳酸氢镍复合碳（Ni(HCO₃)₂/C）电极材料，获得优异的电化学性能。

发明内容

为解决现有技术中采用多步法先制备获得碳材料后通过复合手段获得的复合材料通常会导致碳材料与Ni(HCO₃)₂之间界面键合强度较弱以及复合材料组分分布不均匀的问题，本发明提供一种纳米碳酸氢镍复合碳电极材料的制备方法。

本发明采用如下技术方案：一种纳米碳酸氢镍复合碳电极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

（1）将1-10重量份的蜂蜜溶解于水中，搅拌均匀后，进行第一离心处理，取上层清液；

（2）在步骤（1）所述的上层清液中加入1-10重量份尿素、0.5-15重量份的六水氯化镍，40-80重量份水，充分搅拌后，得前驱体溶液；

（3）将步骤（2）所述的溶液转移至高压反应釜内，设置反应条件为100-200℃，时间为12-24h，反应结束后，冷却至室温，得预产物；

（4）将步骤（3）所述的预产物，进行第二离心处理，将离心后下层沉淀干燥处理，得粗产物；

（5）将步骤（4）所述的粗产物采用0.5-15℃/min升温速率升温至250-350℃后保温0.5-5h，随后冷却至室温，得纳米碳酸氢镍复合碳电极材料。

所述步骤（4）中，第二离心处理的转速为6000-8000转每分钟，以去离子水、乙醇为溶剂交替对预产物离心3-5次。