[发明专利]一种二氧化锰非对称电容器正极复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种二氧化锰非对称电容器正极复合材料的制备方法，所述正极复合材料为Ti/SnO₂‑Sb₂O₅/CoS‑MnO₂，采用复合电沉积方法，通过水热法制备多孔CoS纳米球，与MnO₂进行复合电沉积；该方法操作简单，能有效控制晶体结构及孔隙度；所制备的CoS纳米球具有丰富的孔隙结构和较好的延展性，在与MnO₂共沉积过程中生成易于电解液离子传输的多孔通道；此外，Co与Mn双金属的相互协同作用，使复合物呈现更高的电容性，晶体结构更加稳定，这些提升了正极活性物质的利用率；利用该Ti/SnO₂‑Sb₂O₅/CoS‑MnO₂复合电极材料制得的非对称电容器具备较高的能量密度和较长的循环寿命。

技术领域

本发明属于二氧化锰非对称电容器技术领域，具体涉及一种二氧化锰非对称电容器正极复合材料的制备方法。

背景技术

非对称电容器是指金属氧化物、氢氧化物等法拉第电容性质电极材料为正极，活性炭等双电层电容性质电极材料为负极的一类混合型电容器。相比于其他普通超级电容器，由于同时具备双电层电容器与法拉第电容器的特征，因此有更高的工作电压窗口，在较高功率密度的同时能达到更高的能量密度，具有广泛的应用前景。MnO₂作为电容器正极材料备受关注，不仅是因为较高的理论容量，而且资源丰富、价格低廉，环境友好。但是，单一MnO₂并不能满足高性能电容器的需求，其实际容量远小于其理论容量。一方面，是因为MnO₂的导电性较差，存在较大的电阻率；另一方面，是因为它作为正极材料的利用率较低，结构不稳定性使在充放电循环过程中发生正极材料的溶解，导致氧化还原反应的不可逆，造成容量衰减，循环稳定性变差。

现已有很多方法通过制备不同形貌的MnO₂，及不同形式的复合从各个方面提升能量密度和循环稳定性。常见的制备方法有溶胶凝胶法、水热合成法、液相共沉淀法、固相法和电沉积法。其中，作为电沉积的方法之一，复合电沉积法可使活性物质与基底间有更好的连接性，且易于控制产物晶体结构和孔隙度，因而近年应用广泛。这种包含粒子的电沉积方法应追溯于汽车发动机自润滑表面石墨铜复合镀层的制备，该研究表述了纳米粒子悬浮于电解液中并与金属共沉积制备纳米复合涂层的过程。但是，现有技术中还未有采用复合电沉积法制备出能满足高性能电容器需求，且结构稳定、孔道丰富的二氧化锰非对称电容器正极复合材料的报导。

发明内容

本发明目的是提供一种结构稳定、孔道丰富的Ti/SnO₂-Sb₂O₅/CoS-MnO₂复合电极材料的阳极复合电沉积方法，利用该电极材料制得的非对称电容器，能量密度和循环寿命都得到了提升。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种二氧化锰非对称电容器正极复合材料的制备方法，包括以下步骤：

A、Ti/SnO₂-Sb₂O₅基底的制备：

A1、将Ti基体用10-20％的碱液脱油、水洗后，用体积比为1:2酸溶液洗涤，再将溶液于80℃下蚀刻0.5-1h，去离子水冲洗干净；

A2、将SnCl₂·2H₂O和SbCl₃按摩尔比为9：1溶于正丁醇中，并加入三滴浓盐酸，按SnO2-Sb2O5含量为10-20mg/cm2配制成涂液；

A3、将步骤A2所制涂液刷涂在步骤A处理好的Ti基体上，100-150℃下烘干，再于氧气氛围下400-600℃热氧化10-15min，反复操作至将涂液全部涂完，于400-600℃温度下烧结0.5-1h；