[发明专利]一种纳米复合电极材料及其制备方法和超级电容器

说明书

本发明适用于材料领域，提供了一种纳米复合电极材料及其制备方法和超级电容器，包括如下步骤：对泡沫铜进行预处理，得到直径为100~200nm，形貌为尖端窄、下端宽的柱状氧化铜纳米阵列；将所述氧化铜纳米阵列放置于电化学沉积容器中，加入过渡金属硫化物电沉积液，通电，使所述过渡金属硫化物电沉积在所述氧化铜纳米阵列上，得到直径为280~320nm，形貌为圆柱状阵列的纳米复合电极材料。通过该方法制得的纳米复合电极材料的循环稳定性、倍率性能高，能有效地增加与电解液的接触面积，其上具有更多的电化学活性位点，有利于提高其储能能力，可用作超级电容器的电极材料，制备成本低，重复性好，工艺简单，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于材料领域，尤其涉及一种纳米复合电极材料及其制备方法和超级电容器。

背景技术

随着科学技术的快速发展，开发具有较高性能的电化学储能设备已成为当前人们关注的热点。超级电容器是通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器件，因其具有功率密度高、充放电速度快、循环寿命长和安全性能优异等诸多特点，从而广泛应用于便携式电子设备、智能电网、新能源汽车和国防等多个领域中。超级电容器电极材料的电化学性能主要由材料的微观结构及其组分构成决定。

目前，超级电容器电极材料主要有过渡金属的氧化物、氢氧化物及硫化物，碳材料。经研究发现，过渡金属硫化物相比于碳材料具有更高的理论比电容，且其出色的氧化还原可逆性和经济价格在超级电容器领域中显示出巨大的应用潜力。但现有的过渡金属硫化物电极材料由于其微观结构和/或组分设计上的缺陷，所以依然存在着导电性低、循环稳定性较差等缺陷。

因此，如何在保持电极材料的高比容量的同时提高其倍率性能及循环稳定性将会成为超级电容器电极材料的研究热点之一。

发明内容

本发明实施例提供一种纳米复合电极材料的制备方法，旨在解决如何在保持电极材料的高比容量的同时提高其倍率性能及循环稳定性的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种纳米复合电极材料的制备方法，包括如下步骤：

对泡沫铜进行预处理，得到直径为100~200nm，形貌为尖端窄、下端宽的柱状氧化铜纳米阵列；

将所述氧化铜纳米阵列放置于电化学沉积容器中，加入过渡金属硫化物电沉积液，通电，使所述过渡金属硫化物电沉积在所述氧化铜纳米阵列上，得到直径为280~320nm，形貌为圆柱状阵列的纳米复合电极材料。

本发明实施例还提供了一种纳米复合电极材料，所述纳米复合电极材料由上述的纳米复合电极材料的制备方法制得。

本发明实施例还提供了一种超级电容器，所述超级电容器的电极采用上述的纳米复合电极材料制成。

本发明实施例提供的纳米复合电极材料的制备方法，通过对泡沫铜进行预处理，得到直径为100~200nm，形貌为尖端窄、下端宽的柱状氧化铜纳米阵列；并以该氧化铜纳米阵列为骨架，通过电化学沉积法在其上沉积过渡金属硫化物，从而得到直径为280~320nm，形貌为圆柱状阵列的纳米复合电极材料。该纳米复合电极材料的循环稳定性、倍率性能高，能有效地增加与电解液的接触面积，其上具有更多的电化学活性位点，有利于提高其储能能力，可用作超级电容器的电极材料，制备成本低，重复性好，且工艺简单，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例提供的氧化铜纳米阵列的SEM图；

图2是本发明实施例提供的纳米复合电极材料的SEM图；

图3是采用本发明实施例1和对比例1的方法制得的电极材料在室温下的循环伏安对比结果；

图4是采用本发明实施例1和对比例1的方法制得的电极材料在室温下的恒电流充放电对比结果；