[发明专利]一种铁基氢氧化物赝电容薄膜材料的原位制备方法

说明书

一种铁基氢氧化物赝电容薄膜材料的原位制备方法，其主要步骤包括：(1)将金属铁基体清洗除尘、除油以获得清洁的铁表面；(2)配置原位制备所用的电解质溶液，溶剂为去离子水，溶质的成分为金属碱，添加剂为碱金属氯化物；(3)将清洗干净的铁基体作为工作电极浸入电解质溶液，并将石墨电极作为对电极一并加入到电解质溶液，通过常规的电化学氧化‑还原技术即恒电流阶跃或脉冲电压阶跃对铁基体表面进行持续活化对铁电极进行循环活化，即可在铁基体表面获得一层具有高赝电容活性的铁基氢氧化物薄膜材料。本发明原材料廉价，工艺简单，易于操作，生产成本低，所制备薄膜产品的电化学赝电容储能活性高，适合工业化大生产。

技术领域

本发明涉及一种薄膜材料的制备方法。

背景技术

电化学能量存储设备在现代社会中具有越来越重要的应用，诸如在电动交通工具(电动汽车、电动车)、小型移动设备(手机、笔记本)、工业应急电源等领域。目前能够广泛应用的电池有铅酸蓄电池和锂离子电池。铅酸蓄电池的主要问题在于其功率密度低，循环寿命短，会造成重金属污染。锂离子电池的主要问题在于功率密度低，循环寿命不足，成本较高，并存在重要的安全隐患(易燃易爆)。针对以上问题，开发高功率密度，长循环寿命，低成本和低安全隐患的电极材料具有重要的应用意义。

基于电极界面活性物质快速可逆氧化还原反应的赝电容材料具有高功率密度，超长循环寿命等优点，因此成为当前的开发热点。目前国内外主要集中在过渡金属氧化物产品的开发中，例如：NiO，MnO₂，Co₃O₄等。此类产品虽然活性较高，但是原材料成本相对较高，不利于工业化生产和大规模应用。

铁基化合物赝电容材料近几年逐渐受到研究者的关注，其主要原因是铁是生产生活中最为普及和廉价易得的原料，其应用前景非常好。然而铁基化合物材料目前的主要问题在于，制备工艺复杂，其活性较低，稳定性能差。此外，目前报道的铁基赝电容材料多为粉体材料，导电性差，需要引入额外的电极制备工艺，使其应用不方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原材料廉价，工艺简单，易于操作，生产成本低，生产周期短，具有高赝电容活性并适合工业化大生产的铁基氢氧化物赝电容薄膜材料的原位制备方法。

本发明的技术方案具体如下：

(1)将金属铁基体清洗除尘、除油以获得清洁的铁表面；

所述铁基体是指平板铁或者多孔铁基体；

(2)配置原位制备所用的电解质溶液，溶剂为去离子水，溶质的成分为金属碱，添加剂为碱金属氯化物；电解质溶液中OH^-浓度为1-5mol/L，Cl^-浓度为0.5-3mol/L；

所述金属碱为KOH和NaOH中的一种或两种，两种时KOH的质量百分比为10-30％；

所述碱金属氯化物为KCl和NaCl中的一种或两种，两种时KCl的质量百分比为10-30％；

(3)将清洗干净的铁基体作为工作电极浸入步骤(2)配置的电解质溶液，并将石墨电极作为对电极一并加入到电解质溶液，通过常规的电化学氧化-还原技术即恒电流阶跃或脉冲电压阶跃对铁基体表面进行持续活化对铁电极进行循环活化，即可在铁基体表面获得一层具有高赝电容活性的铁基氢氧化物薄膜材料。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、原材料廉价，工艺简单，易于操作，生产成本低。

2、生产周期短，所制备产品的赝电容活性高，适合工业化大生产。

附图说明

图1为本发明实施例1得到的铁基氢氧化物赝电容薄膜的扫描电镜图。