[发明专利]一种制备柔性三明治型非晶合金复合电极的方法

说明书

本发明公开了一种制备柔性三明治型非晶合金复合电极的方法。属于材料制备技术领域，该电极材料分子式为M₇₆Nb₆B₁₈；该材料以原始非晶合金为芯部基体，外部两层为活性物质包覆的三维网状结构，经过脱合金‑自然氧化法制备得到，具体步骤：首先经电弧熔炼和单辊快淬法得到非晶条带作为电极材料，选取一定长度的条带置于装有浓度为0.05‑1M的HF腐蚀液中，室温下自由脱合金1‑24小时后经去离子水和无水乙醇清洗后放入高真空干燥箱中干燥保存2‑4小时，得到柔性三明治型非晶合金复合电极。该制备工艺操作简单、耗时短、成本低、效率高，且实用性能好，该脱合金制备夹层电极的思路在储能器件领域有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，涉及一种制备柔性三明治型非晶合金复合电极的方法，具体的是涉及一种快速制备具有非晶合金夹层的柔性复合电极的方法。

背景技术

超级电容器作为一种电化学储能装置，具有能量密度高、充放电快、使用成本低等优点；电极材料在整个超级电容器装置中起着决定性的作用，是决定其比容量大小的决定因素之一。目前的新能源电极材料分为三类,即新型碳材料、新型导电聚合物材料和新型金属材料。金属电极能将电子迅速转移,并快速在电极上发生可逆的氧化还原反应,实现能量的转化。因此,新型金属材料是具有潜力的新能源储能材料。近年来，纳米多孔金属以高比表面积、高能量密度和良好的循环性能引起了人们的极大关注，其三维双连续孔/韧带结构可以避免活性材料团聚，促进活性材料均匀分布。同时，纳米多孔金属基底上丰富的孔隙提供了更多的反应活性位点，有助于离子在整个电极上的快速传输，大大提高了不同充放电速率下的电化学性能。

研究表明，通过脱合金的方法可以得到三维的纳米多孔结构，而改变合金成分、溶液浓度、温度及腐蚀时间可以有效地调控孔径大小和韧带尺寸。但是,用传统的脱合金法制备纳米多孔金属所用的母合金来自块状金属线切割或者熔融甩带。用这类方法得到的纳米多孔金属微观结构均一性不够好、且母合金厚度不易控制。在此基础上，中国专利CN106025247 A提出用金属腐蚀氧化的脱合金方法来制备纳米多孔电极材料，直接在金属基底上生长出纳米多孔结构。

但一直以来，对于超级电容器电极材料的研究仍集中在纳米晶材料上，纳米晶材料很难扩张或收缩的性质以及离子扩散各项异性的特点限制了超级电容器的循环寿命和快速充放电性能。同时，纳米晶材料的合成通常在高温下进行，大大提高了生产成本，并且工艺复杂，很难做到大量生产，极大地限制了超级电容器的广泛推广，目前只有少量应用在超级电容器的商业化产品中。

直到最近，非晶合金走进了广大科研工作者的视野。非晶合金的合成温度相比于晶体更低，且工业上非晶带材早已实现了大批量生产，制备成本很低，大大降低了电极材料的合成成本。非晶没有晶格束缚，其结构更加稳定，体积可调控，这有助于离子的传输。因此作为储能材料，非晶合金具有广阔的前景。然而，美中不足的是非晶合金较差的导电性以及较小的比表面积在一定程度上限制了超级电容器性能的进一步提高。所以，研发低成本、可大量生产、高循环寿命以及可快速充放电的新型非晶电极是新能源储能领域的核心问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供了一种柔性三明治型非晶合金复合电极的制备方法，该方法制备工艺操作简单、耗时短、成本低、效率高，且实用性能好，所制备得到的电极材料具有较高的比容量与优异的循环稳定性，在储能器件领域有着广阔的应用前景。

技术方案：本发明所述的一种柔性三明治型非晶合金复合电极，

该电极所用电极材料的分子式为M₇₆Nb₆B₁₈，

其中M为Fe、Co或Ni中的一种。

进一步的，所述柔性三明治型非晶合金复合电极包括中间的非晶芯部夹层、附着于非晶芯部夹层两侧的纳米多孔铁、钴或镍与硼的混合层及附着于该混合层上的氢氧化铁、氢氧化钴或氢氧化镍颗粒。