[发明专利]一种碳点修饰的碱式碳酸镍/钴复合电极材料的制备方法

说明书

本发明一种碳点修饰的碱式碳酸镍/钴复合电极材料的制备方法包括以下步骤：以氯化镍、尿素、氟化铵和碳点为原料，通过水热法在碳布表面均匀沉积碳点修饰的碱式碳酸镍；以氯化钴、尿素、氟化铵和碳点为原料，通过水热法继续在步骤1中碳点修饰的碱式碳酸镍的表面均匀沉积碳点修饰的碱式碳酸钴，最终在碳布表面制备碳点修饰的碱式碳酸镍/钴复合电极材料。本发明方法简单，制得的电极材料电化学性能优异，具有较高的容量性能，当电流密度为50A/m²时，其面积比电容1.4×10⁵ F/m²，而且所制备的电极材料具有优异的倍率性能，当电流密度达到500A/m²时，其面积比电容9.8×10⁴ F/m²。

技术领域

本发明涉及一种碳点修饰的碱式碳酸镍/钴复合电极材料的制备方法，具体属于电极材料制备技术领域。

背景技术

近年来，随着化石能源的不断减少和环境污染的加剧，寻找高效、绿色的储能设备迫在眉睫。超级电容器又称电化学电容器，因其比电池和常规电容器具有更高的功率密度、能量密度、高速率特性和长寿命等特点而受到世界各国的广泛关注，被认为是最有前途的储能系统之一。根据能量存储机制，超级电容器分为两类，包括双电层电容器(EDLC)和赝电容器。EDLC来自电极和电解质之间界面上的累积电荷。赝电容器在充电/放电过程中发生快速且可逆的法拉第反应，由于可逆的氧化还原法拉第反应，赝电容可以获得比电容和能量密度远远高于传统的EDLCs。

镍、钴基化合物具有较高的理论赝电容，因此是一类具有潜在应用价值的赝电容材料。然而，由于镍、钴基化合物电导性较差，造成实际电容远远低于其理论赝电容，尤其是在高电流密度下，因而极大地限制了在超电容储能系统中的实际应用。为克服这些缺点，本发明将导电性较好的碳点和镍、钴基碱式碳酸化合物在碳布表面进行原位复合，获得了具有优异电化学性能的电极材料。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明一种碳点修饰的碱式碳酸镍/钴复合电极材料的制备方法。

本发明一种碳点修饰的碱式碳酸镍/钴复合电极材料的制备方法包括以下步骤：

步骤1：氯化镍、尿素和氟化铵和碳点以150∶150∶50∶0.75～2.5质量比混合均匀分散于水中，控制反应液中碳点的初始质量浓度为0.375～1.25g/L；其后将反应液转移至反应釜中，再将裁剪好一定尺寸的商业化碳布置于反应釜中进行反应，温度控制在100～120℃，时间为3～9h；反应结束后冷却至室温，取出沉积有碳点修饰的碱式碳酸镍的碳布，将表面的杂质洗涤去除后进行干燥；

步骤2：氯化钴、尿素和氟化铵和碳点以100∶100∶30∶0.75～2.5质量比混合均匀分散于水中，控制反应液中碳点的初始质量浓度为0.375～1.25g/L；其后将反应液转移至反应釜中，再将步骤1制得的沉积有碳点修饰的碱式碳酸镍的碳布置于反应釜中进行反应，温度控制在100～120℃，时间为6～9h；反应结束后冷却至室温，取出沉积有碳点修饰的碱式碳酸镍/钴复合物的碳布，将表面杂质洗涤去除后进行干燥，得到碳点修饰的碱式碳酸镍/钴复合电极材料；所述的氯化镍和氯化钴物料的质量比为2∶1～1∶2。

所述的碳点修饰的碱式碳酸镍、碳点修饰的碱式碳酸钴在碳布表面沉积的质量分别为3～7mg/cm²、5～10mg/cm²。

本发明的有益效果：