[发明专利]一种镍基薄膜储能材料的新型阳极氧化工艺

说明书

本发明属于新材料制备技术领域，涉及一种镍基薄膜储能材料的新型阳极氧化工艺。针对先制备镍基金属薄膜再电化学氧化的方法来制备性能优异的NiO/Ni(OH)₂超级电容器电极材料方法中电化学氧化工艺现存的不足，提出了在电解液中加入助氧化剂的方式，在研究了助氧化剂的浓度和其他的电化学参数对制备出的氧化镍/氢氧化镍电极材料电容性能的影响，得到了一种简单易行、可控性良好的镍基金属薄膜储能材料的新型电化学氧化工艺，提高了制备出的氧化镍/氢氧化镍电极材料电容性能和电化学稳定性。

技术领域

本发明属于新材料制备技术领域，涉及一种镍基薄膜储能材料的新型阳极氧化工艺。

背景技术

NiO/Ni(OH)₂由于具有电极电位高、电化学容量大与电化学循环稳定性好等优异特性，被认为是很有潜力的超级电容器电极材料。为了提高电极的电容性能，研究人员已经使用了沉淀转换、溶胶凝胶、磁控溅射、电化学阴极/阳极沉积、水热法等方法制备出了氧化镍/氢氧化镍电极材料。电极材料的性能与其比表面积和表面结构密切相关，具有较高的比表面积和纳米多孔网状结构的电极材料可以显示出优异的电容特性。在纳米多孔结构的氧化镍/氢氧化镍电极制备方法中，由于薄膜制备技术如电化学方法、磁控溅射等的日渐成熟，通过先制备镍基金属薄膜再氧化的方法显示出制备工艺简单、可控性好等优势，可以在导电基体上原位形成活性物质薄膜，并且可以方便地对薄膜的形貌和微观结构进行调控，被认为是制备氧化镍/氢氧化镍电极材料较好的方法。这种先制备镍基金属薄膜再氧化的方法中，研究人员主要着重于薄膜的制备技术和工艺的研究，对其下一步的电化学氧化工艺研究不多，目前主要有两种电化学氧化方法，一种是酸性体系，另一种是碱性体系电解液阳极氧化。前者优点是简单易行成膜速度快，但其缺点在于可控性非常差，电极材料循环稳定性不足，需要后处理；后者由于电解液的组成简单导致氧化不充分，导致电极材料的电容性能不能充分利用，循环稳定性也不太好。本专利针对现有的电化学氧化工艺，提出了在碱性体系电解液中加入助氧化剂的方式，在研究了助氧化剂的浓度和其他的电化学参数对制备出的氧化镍/氢氧化镍电极材料电容性能的影响，得到了一种简单易行、可控性良好的镍基金属薄膜储能材料的新型电化学氧化工艺，提高了制备出的氧化镍/氢氧化镍电极材料电容性能和电化学稳定性。

发明内容

本发明针对先制备镍基金属薄膜再电化学氧化的方法来制备性能优异的NiO/Ni(OH)₂超级电容器电极材料方法中电化学氧化工艺现存的不足，提出了在电解液中加入助氧化剂的方式，研究了助氧化剂的浓度和其他的电化学参数对制备出的氧化镍/氢氧化镍电极材料电容性能的影响，得到了一种简单易行、可控性良好的镍基金属薄膜储能材料的新型电化学氧化工艺，提高了制备出的氧化镍/氢氧化镍电极材料电容性能和电化学稳定性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种镍基薄膜储能材料的新型阳极氧化工艺，在电解液中离解出氧化性的阴离子助氧化剂A,采用两电极恒电位进行电化学阳极氧化，镍基薄膜储能材料做阳极，对电极为不锈钢或铂惰性电极；具体包括如下技术方案：

(1)形成基础碱性电化学氧化体系；

(2)在上述体系中加入助氧化剂A,形成氧化工艺电解液；

(3)将电化学氧化工艺电解液充入电解池中，采用二电极系统，以不锈钢或铂惰性电极做阴极，需要氧化的镍基薄膜储能材料做阳极。

进一步地，一种镍基薄膜储能材料的新型阳极氧化工艺，包括如下步骤：

(1)配制1MKOH溶液作为基础碱性电化学氧化体系；

(2)加入助氧化剂A，使之充分溶解，形成氧化工艺电解液；

(3)将电化学氧化工艺电解液充入电解池中，采用二电极系统，以不锈钢或铂惰性电极做阴极，需要氧化的镍基薄膜储能材料做阳极，阴阳极的距离1-2cm；