[发明专利]一种三元金属氢氧化物电极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种三元金属氢氧化物电极材料及其制备方法和应用，属于储能技术领域。本发明首先配比一定比例的镍钴锌离子溶液，采用水热合成方法，在碳纤维布上生长三元金属氢氧化物材料，然后，在强碱性电解液中对材料结构重铸，利用电化学循环伏安处理运行不同圈数，在纳米尺度对材料进行调节，合成了具有不同结构、不同电化学性能的材料，将其应用后显示材料整体电容得到大幅提升，极大提高了材料在超级电容器应用方面的实用性，对于超级电容器的进一步研究发展具有重要意义。

技术领域

本发明属于储能技术领域，具体涉及一种三元金属氢氧化物电极材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会的飞速发展，高效率的新型储能装置越来越成为人们研究和关注的热点，其优越的性能使其可代替日渐枯竭的传统燃料成为现阶段应用最为广泛的储能装置。超级电容器是一种兼具普通电容器和电池优点的新型储能装置，其功率密度高、循环寿命长、可快速充放电、绿色环保、性能优异，得到广泛关注。

然而，性能优异的超级电容器仍然存在其能量密度较低这一限制因素，故而进一步提高超级电容器的能量密度对电容器的广泛应用具有重要意义。调控优化材料结构来提升材料整体的比电容、使电容器具有更高效率，通过对多元金属材料进行不同程度的电化学刻蚀处理来提升材料的比电容是当前研究的热点方向。

发明内容

本发明采用了水热合成技术和电化学刻蚀技术，在碳布表面设计、合成一定含量比的三元金属氢氧化物电极材料，利用电化学刻蚀技术在纳米尺度对材料结构进行优化调整，改变材料的比电容特性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种三元金属氢氧化物电极材料，是将镍钴锌离子溶液，采用水热合成方法，在碳纤维布上生长三元金属氢氧化物材料，然后，在强碱性电解液中对材料结构重铸获得。

一种三元金属氢氧化物电极材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将钴盐、镍盐、锌盐、尿素和乙酸铵溶于去离子水中，充分搅拌溶解后形成混合溶液，将清洗净的碳纤维布完全浸入混合溶液后，进行水热反应，制得初步镍钴锌三元金属氢氧化物材料；

2)将制得的初步镍钴锌三元金属氢氧化物材料作为工作电极，Hg/HgO电极为参比电极，石墨箔为对电极组装成三电极体系，在碱性电解液下进行循环伏安活化，将所得电极材料浸泡、干燥后，得到三元金属氢氧化物电极材料。

进一步的，所述钴盐为硝酸钴，所述镍盐为硝酸镍，所述锌盐为硝酸锌。

更进一步的，按摩尔比，硝酸钴:硝酸镍:硝酸锌:尿素:乙酸铵＝3:1.5:1.5:6:5。

进一步的，步骤1)中，所述水热反应是，在温度130℃下水热反应5小时。

进一步的，步骤1)中，所述清洗净的碳纤维布的处理方法是：先用无水乙醇冲洗碳纤维布，然后用去离子水进行超声处理。

进一步的，步骤2)中，所述碱性电解液为：6M氢氧化钾溶液。

进一步的，步骤2)中，所述循环伏安活化的具体参数为：在0-0.8V的电位范围内，扫速为50mV/s，循环伏安活化500-1500圈。

本发明提供的一种三元金属氢氧化物电极材料在超级电容器中的应用。

进一步的，所述一种三元金属氢氧化物电极材料作为正极材料在超级电容器中的应用。

本发明具有如下优点：

1、本发明采用水热合成方法及电化学法相结合的方式，在电化学处理过程中利用强碱性电解液和循环伏安法对碳布表面材料进行刻蚀，进而改变其纳米结构，这种方法大大提升了材料整体的比电容。