[发明专利]一种用于超级电容器的NiSe电极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于超级电容器的NiSe电极材料，所述NiSe电极材料原位生长在Ni集流体上，其微观形貌为树枝状三维网状结构，单根树枝状NiSe棒长度均匀，约2～3μm，各树枝状NiSe棒形态不一，有的直立有的横卧等，互相交叉形成三维网状结构。本发明还公开制备该NiSe电极材料的方法，以Ni网或Ni箔为集流体及Ni源材料，将一定比例的硒粉Se、NaBH4溶于乙醇胺中进行水热反应，形成所述的NiSe电极材料。本发明制备的NiSe电极材料由于其树枝状三维网状形貌结构搭建出来大量的孔隙，具有丰富的表面结构和高的比表面积，能够最大化利用活性物质的电化学性能，提高比电容；且因为直接在镍网上生长可以最小化电极的电阻，减少不必要的阻抗。

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及用作超级电容器的电极材料及其制备方法。

背景技术

超级电容器是一种新型储能器件，它采用具有高比表面积的多孔碳材料作为电极或利用电极活性物质进行欠电位沉积，使其发生快速、可逆的化学吸附/脱附或氧化/还原反应来获得法拉第数量级的电容量，因此它既具有电池的能量贮存特性，又具有电容器的功率特性，它比传统电解电容器的比能量高上千倍，而漏电电流小数千倍，可充放电10 万次以上而不需要维护和保养，可用于极大电流瞬间放电的工作状态、而不易产生发热着火等现象。鉴于超级电容器具有高比功率、循环寿命长、使用温度范围宽、充电时间短、绿色环保等优异特性，目前在很多领域都受到广泛关注，它既可以应用于消费类电子产品领域，又可以应用于太阳能能源发电系统、智能电网系统、新能源汽车、工业节能系统、脉冲电源系统等众多领域。

而电极材料是决定超级电容器性能的最重要因素之一，从国、内外的超级电容器产品来看，其电极材料主要采用传统碳系材料，产品的能量密度低。自从加拿大Conway 为首的课题组进行以氧化钌等过渡金属氧化物电极材料的研究，发现有着多种价态的过渡金属氧化物、由于具备赝电容性质、能同时提供较高的能量密度、其电容量是传统碳系材料的双电层电容的10～100 倍、且此类电极材料具有高度的充放电可逆性，是前景非常光明的超级电容器电极材料。在过渡金属氧化物中，RuO2有着很高的比电容，但是它很高的成本、很低的储量及会带来严重的环境污染限制了它的实际应用。其他过渡金属氧化物比如MnO2，NiO和Co3O4，也被广泛研究，这些电极材料比起RnO2来说，在能量密度相对低，其中MnO2有丰富的储量、较低的成本、环境友好、具有高理论比电容值，可由于其导电性很差导致其实际比电容较低。

基于以上，为了得到各方面具有更好特性的超级电容器电极材料，开发新的电极材料可以考虑两种途径，一是寻找新材料；二是对已有材料进行复合，通过材料间的协同作用克服单组分的缺点，以期得到理想的电极材料。其中新材料除了本身可以作为超级电容器电极材料，其和传统材料的复合可以带来更多可能的选择。不断开发新而有用的材料是解决能源问题的重大突破口。

由于过渡金属氧化物电极材料在能量密度上占有一定的优势，科研工作者们总是尝试着研究各种过渡金属氧化物，而硫化物、硒化物等硫属化物用来作赝电容超级电容器电极的材料研究仍然很少，对它的研究可以极大拓展超级电容器电极材料的选择。

发明内容

本发明旨在提供了一种制备工艺简单、适用工业化生产、电化学性能优异的NiSe超级电容器电极材料及其制备方法，该NiSe电极材料用于超级电容器，能够有效的提高单位面积集流体的电容容量，从而提高超级电容器的电容性能。

本发明提供了一种用于超级电容器电极的NiSe电极材料，通过制备方法的设计和工艺参数的控制，得到预期的NiSe电极材料，其微观形貌表现为树枝状三维网状结构，单根树枝状NiSe棒长度比较均匀，大约2～3μm，各树枝状NiSe棒形态不一，有的直立有的横卧等，互相交叉形成三维网状结构。