[发明专利]一种碳材料/金属氢氧化物复合电极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳材料/金属氢氧化物复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：配制金属镍盐和金属钴盐溶液，得到混合液A；配制无机碱溶液，记为溶液B；称取碳材料与水混合后超声分散，将分散液加入反应器中作为底液；采用双注法将所述混合液A与所述溶液B分别输送到带有均质机搅拌的装有底液的反应器中进行反应，将反应产物分离、洗涤、干燥后即得到所述碳材料/金属氢氧化物复合电极材料。本发明通过添加碳材料起到网络支撑和提高导电性、分散性的作用，提高金属氢氧化物复合材料的电化学性能，获得粒度分布均一、比表面积大的化合物，克服了传统制备方法易引起纳米材料团聚的缺点，最终获得具有高比容量和良好充放电稳定的复合电极材料。

技术领域

本发明属于超级电容器和储能技术领域，具体地说，涉及一种碳材料/金属氢氧化物复合电极材料的制备方法。

背景技术

超级电容器作为一种新型储能装置，具有比传统电容器高得多的能量密度和比电池大得多的功率密度，集高能量密度、高功率密度和长使用寿命成为研究热点。目前，超级电容器已被广泛应用于移动通讯、工业领域、消费电子、电动汽车和国防科技等方面。超级电容器由电极材料、电解质、隔膜和集流体等四部分组成，其性能主要受电极材料和所用电解质体系的影响，因此寻找更为理想的电极体系和电极材料成为提高超级电容器性能的重要途径。寻找电阻低、能量密度高、环境友好并且具有较好可逆性和循环稳定性的电极材料一直是人们研究的重点。超级电容器发展面临的一个巨大挑战，即同时实现大的能量容量和快的充/放电速率。目前报道的文献中电极材料的制备方法主要有水热法、电化学沉积法、微乳液法、溶胶-凝胶法和共沉淀法。水热法易于控制材料的形貌和获得良好的晶体结构，但反应时间长，产量相对较少，反应需要高温高压环境，对设备要求比较高。电化学沉积法一般采用泡沫镍、不锈钢网和碳布(碳纤维)等导电基底上沉积活性物质。共沉淀法比较容易团聚。另外，单一的金属氧化物或金属氢氧化物超级电容器电极材料循环稳定性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有制备方法的缺点，提供了一种碳材料/金属氢氧化物复合电极材料的制备方法，获得了具有高比容量、大比表面积、循环稳定性好的复合电极材料。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种碳材料/金属氢氧化物复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：

配制金属镍盐和金属钴盐溶液，得到混合液A；

配制无机碱溶液，记为溶液B；

称取碳材料与水混合后超声分散，将分散液加入反应器中作为底液；

采用双注法将所述混合液A与所述溶液B分别输送到带有均质机搅拌的装有底液的反应器中进行反应，将反应产物分离、洗涤、干燥后即得到所述碳材料/金属氢氧化物复合电极材料。

进一步地，所述混合液A中金属镍盐和金属钴盐的总浓度为0.01～0.3mol/L，其中，镍与钴的摩尔比为2︰1。

进一步地，所述金属镍盐为Ni(NO₃)₂·6H₂O或NiSO₄·6H₂O，所述金属钴盐为Co(NO₃)₂·6H₂O或CoSO₄·7H₂O。

进一步地，所述无机碱溶液的浓度为0.02～0.6mol/L，且无机碱溶液浓度为金属镍盐和金属钴盐溶液总浓度的2倍；其中，无机碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

进一步地，所述碳材料为碳纳米管、石墨烯或氧化石墨烯中的一种，其用量为所述复合电极材料理论产量的0.5wt％～10wt％。

进一步地，所述超声分散的时间为10-30min。

进一步地，所述混合液A与无机碱溶液的进料流量相等，均为1～10mL/min。