[发明专利]一种两相协同氢氧化镍电极材料的制备方法及其应用

说明书

本申请公开了一种两相协同氢氧化镍电极材料的制备方法及其应用，该方法包括以下步骤：将镍盐配置成镍盐的水溶液；在搅拌条件下，加入一定量四水合钼酸铵，待固相溶解完全后，用氨水调节pH,通过水热反应得到绿色沉淀；最后经干燥、研磨得到花状氢氧化镍电极材料。本发明通过简单水热法得到高性能的氢氧化镍电极材料，其中四水合钼酸铵在水热过程中对氢氧化镍的形貌和物相组成具有重要影响；本发明制备工艺简单、成本低廉，环境友好，产物电化学性能优异，循环性能好，制备出的氢氧化镍纳米材料可以用于超级电容和电池等领域。

技术领域

本发明涉及储能领域，尤其涉及一种两相协同氢氧化镍电极材料的制备方法及其应用。

背景技术

随着科学技术的快速发展，对能源的需求也越来越大。然而，由于传统化石能源的有限性和不可再生性，人类迫切需要寻求清洁、高效、可持续的能源，如太阳能能、风能等。开发新型能量储存装置对可再生能源的利用和发展具有重要意义。超级电容器具有高功率密度、快速充电放电能力、长循环寿命和环保等多种优点。目前，超级电容器负极材料主要是碳材料，商业化的负极材料主要是石墨，材料单一，性能差别不大。而正极材料主要是具有高比表面积的活性碳材料，生产成本较高，限制了超级电容器的应用。少部分的电极材料使用贵金属氧化物，但也因其资源有限，价格昂贵限制了其应用。长远来看，寻找新的电极活性材料是超级电容器快速发展的根本所在，同时也是研究的难点之所在近年来。近年来，过渡金属氢氧化物及其氧化物因其优异的氧化还原性能和超高的理论比电容而得到广泛的研究。特别是Ni(OH)2电极材料，由于它具有较高的理论比电容(2082F g-1)、环境友好性和独特的电化学氧化还原活性，是最有前途的电极材料之一。

氢氧化镍主要有α与β两个晶相，其中，α-Ni(OH)2的理论比容量比β-Ni(OH)2高60％，但是其在碱性环境下不稳定，会主动向β相转变，且循环稳定性能较差。因此，探索合适的工艺条件，制备高性能的氢氧化镍已成为科研工作者的研究重点。

发明内容

本发明目的是提出一种两相协同氢氧化镍电极材料的制备方法及其应用，在水热条件下制备出高比表面积花状氢氧化镍电极材料，并通过改变络合剂(四水合钼酸铵)的掺入量，有效调节氢氧化镍的形貌变化，物相组成异界结构变化，进而影响氢氧化镍电极材料的电化学性能。

一种两相协同氢氧化镍电极材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将镍盐配置成镍盐的水溶液，并在搅拌条件下，将络合剂(四水合钼酸铵)加入到镍盐的水溶液中；

步骤二：混合均匀后，用氨水调节溶液pH，并将混合液超声处理；

步骤三：将淡绿色悬浮液放入反应釜中，进行水热反应，完成后，自然冷却至室温；

步骤四：得到淡绿色沉淀，离心分离，分别用去离子水和乙醇洗涤3次，干燥、研磨均匀后得到氢氧化镍电极材料。

优选的，步骤一中镍盐的水溶液的浓度为0.05-0.1mol/L，络合剂加入量为50-150mg。

优选的，步骤二中氨水调节溶液pH为8-11，超声时间为30-60min。

优选的，步骤三中水热温度为120-200℃，水热时间为6-24小时。

优选的，步骤四中离心转速为5000-8000r/min，干燥温度为60-100℃，干燥时间8-16小时。

一种两相协同氢氧化镍电极材料的制备方法的应用，将制备得到的氢氧化镍电极材料与乙炔黑、PTFE按照质量比为80：10：10的比例均匀混合制成糊状，用刷子均匀刷到1cm²泡沫镍集流体上，在60℃条件下干燥8h，随后在10MPa的压力下压制成片，制备得到Ni(OH)2电极材料；以Ni(OH)2电极材料为工作电极，以Pt片作为对电极，汞/氧化汞电极作为参比电极，2mol/L的KOH溶液作为电解液本。