[发明专利]一种无粘结剂多孔AB2

说明书

本发明公开一种无粘结剂多孔AB₂O₄@M电极的制备方法，主要制备过程是先将金属A和B的硝酸盐溶于水中，然后加入燃料搅拌得反应液，在反应液中浸入经预处理的集流体M，然后将其置于预热的加热炉中，加热直至发生燃烧反应，反应结束后，取出反应后的集流体，经后处理即得无粘结剂多孔AB₂O₄@M电极。该制备方法简单，耗时短，反应条件相对温和，易于操作，设备投入少，易于规模化生产；直接在集流体上生长多孔AB₂O₄，减少了导电剂和粘结剂的使用，节约了制造成本，有利于提高电极的储能性能；无粘结剂多孔AB₂O₄@M电极在超级电容器、锂离子电池和电催化等领域有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及储能材料制备和纳米制造领域，具体涉及一种无粘结剂多孔AB₂O₄@M电极的制备方法。

背景技术

尖晶石型双金属氧化物（AB₂O₄）是一类重要的无机功能材料，具有熔点高、热稳定性好、耐腐蚀等优点，在光催化、电催化和电储能等领域有广阔的应用前景，已引起人们的广泛关注。尖晶石型双金属氧化物作为储能电极材料，以其极佳的特性吸引了人们的目光。与传统的碳材料相比较，尖晶石型双金属氧化物由活性材料表面以及体相中发生的氧化还原反应来储存能量，因而具有更高的能量密度和比容量。此外，尖晶石型双金属氧化物还具有形貌尺寸大小可控、原料丰富、取材容易等优点。因而，尖晶石型双金属氧化物是非常具有研究潜力的电极材料。

粉体材料电极的制备方法通常是将电活性物质、导电剂和粘结剂分散在溶剂中形成糊状物，然后将糊状物涂布在集流体上，结合后续烘干、压制等工序制成电极片。在电极的制备过程中，需要使用粘结剂、导电剂和溶剂，这会使生产成本增加、活性成分的利用率降低、电极的制备周期延长。此外，活性成分与集流体的结合程度也会影响电极的循环稳定性。

目前，尖晶石型金属氧化物无粘结剂电极的制备方法有水热法、溶剂热法、电沉积法等，如：《物理化学学报》2020年第36卷上佟永丽等人在《基于NiCo₂O₄纳米片电极的非对称混合电容器》一文中，报导了采用简单的水热方法在泡沫镍基底上生长了钴酸镍纳米片，钴酸镍纳米片直接用作超级电容器电极，呈现出优异的电化学性能。《催化学报》2004年第25卷第4期《阳极电沉积Co-Ni混合氧化物在碱性介质中的电催化析氧性能》一文中，武刚等人利用电化学阳极共沉积技术，从含不同Co²⁺/Ni^{2 +}比的NaOH溶液中，在Ni基体上制备了Co-Ni混合氧化物。但是，传统制备无粘结剂电极的方法存在反应时间长，合成步骤复杂，负载量低等缺点。

溶液燃烧法是一种简单的制备金属氧化物的方法，利用反应自身释放的热量维持反应的进行，因而具有节能、快速的优点，成为低成本制备方法的理想选择之一。如能利用溶液燃烧法直接在导电基底表面生长尖晶石型多孔双金属氧化物，将可减少电极制备过程中粘结剂和导电剂的使用，进而简化电极的制作工艺、降低生产成本，而且将有利于提高电活性材料的利用率、电极的稳定性和使用寿命。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明公开一种无粘结剂多孔AB₂O₄@M电极的制备方法，制备工艺简单，操作简便，不需要复杂设备，成本低廉，适用于批量化生产。

本发明的技术方案为：一种无粘结剂多孔AB₂O₄@M电极的制备方法，具体步骤为：

（1）将金属A、B的硝酸盐溶于水中，然后加入燃料搅拌得反应液；

（2）在反应液中浸入一片经预处理的集流体M；

（3）在预热的加热炉中加热含有M的反应液直至发生燃烧反应；