[发明专利]一种Li-Sb-Mn/C电极材料、其制备方法及泡沫镍电极片

说明书

本发明提供了一种Li‑Sb‑Mn/C的制备方法，包括：将Li源溶解于去离子水中，通过金属针管喷到铂片上，然后在喷有锂源溶液的铂片上涂覆Sb源和Mn源薄层并煅烧，分离获得Li‑Sb‑Mn材料；将所述Li‑Sb‑Mn材料与炭材料混合后进行水热反应，得到Li‑Sb‑Mn/C电极材料。本发明还提供了上述电极材料、泡沫镍电极及超级电容器。本发明采用静电喷雾沉积法合成了Li‑Sb‑Mn‑C纳米材料，其具有海绵状多孔膜结构，具有高的比表面积，可提供更多的电化学活性位点用于储存电能，从而获得高的比电容量。实验结果表明，该工作电极性能优异，具有较高的比电容量和倍率放电性能，良好的循环稳定性能。

技术领域

本发明属于超级电容器技术领域，尤其涉及一种Li-Sb-Mn/C电极材料、其制备方法及泡沫镍电极片。

背景技术

21世纪以来，全球经济飞速发展，随之产生的环境污染与能源危机也越来越受到人们的广泛关注。在资源短缺、生态破坏的压力下，各国纷纷响应减少碳排放的口号，太阳能、地热能、风能等新能源其储量大、开发潜力大、环境友好等优势成为了研究的重点。但是新能源发电不可人为控制、发电量不稳定等缺陷成为了其发展的瓶颈。储能技术作为一种备用容量，能够在一定程度上克服新能源发电的波动性，为其大规模接入电网提供了可能。

现有的储能技术中，超级电容器可靠性相对较高，与新能源发电相配合可降低其随机性，提高工作人员对其发电量的控制水平，充分发挥太阳能、地热能、风能等环境友好、储量大、开发潜力大的优势。此外，超级电容器能够应用在各种需要高效储能的领域，例如电动汽车、新型火车、通讯设备、电子设备及军事武器等领域。

21世纪初全球超级电容器市场总额约10亿美元，2011年则达14亿美元，美国权威金融机构预测，未来20年全球超级电容器市场总额将以复合年增长率(CAGR)26.93％的速度发展。我国作为全球最大的制造、生产国家，超级电容器的发展也紧随全球潮流，2010年市场总额已超过1亿美元。尽管超级电容器近年来发展迅速，其能量密度仍为限制其未来发展的重要问题。

锂离子超级电容作为混合型超级电容综合了传统双电层电容和赝电容的优势，既能提供较大的比表面积又能实现高度可逆的氧化还原反应。受锂离子电池成功发展普及的影响，越来越多的科研机构与超级电容公司展开了有关锂离子超级电容的研究。其突出特点是：(1)拥有更高的功率密度，在大电流应用场合特别是高能脉冲环境，可以更好的满足功率要求。(2)充放电循环时间很短，远远小于蓄电池的充放循环时间。(3)可以满足长期使用，无须维护。(4)具有更宽的工作温度范围，可以-45～85℃的范围内正常工作。

电极材料作为超级电容器的重要组成部分之一，影响了超级电容器的电化学性能。因此，获得较高的比电容量、倍率放电性能和循环稳定性能的电极材料是目前的主要研究方向之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种Li-Sb-Mn/C电极材料、其制备方法及泡沫镍电极片，本发明提供的Li-Sb-Mn/C电极材料用作超级电容器电极时电化学性能优异，具有较高的比电容量、倍率放电性能和循环稳定性能。

本发明提供了一种Li-Sb-Mn/C电极材料的制备方法，包括：

将Li源溶解于去离子水中，通过金属针管喷到铂片上，然后在喷有锂源溶液的铂片上涂覆Sb源和Mn源混合物薄层并煅烧，分离获得Li-Sb-Mn材料；

将所述Li-Sb-Mn材料与炭材料混合后进行水热反应，得到Li-Sb-Mn/C电极材料。

在一个具体实施例中，所述Li源选自碳酸锂、硝酸锂或氢氧化锂；所述Sb源选自三氧化二锑、五氧化二锑或氢氧化锑；所述Mn源选自二氧化锰、硫化锰或氢氧化锰；所述炭材料选自活性炭或石墨烯。

在一个具体实施例中，所述Li源、Sb源和Mn源的摩尔比为3～5:1:5～7，优选为4:1:6。