[发明专利]一种纳米多孔镍钒锰/氧化物复合电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米多孔镍钒锰/氧化物复合电极及其制备方法。该三元复合电极是通过甩带的方式先制备成合金条带，再通过电化学去合金法将合金条带制成分级多孔纳米金属，最后通过电化学氧化的方法在纳米金属表面产生掺杂羟基的氧化层，制备成三元纳米多孔复合电极。该复合电极在三电极体系下测得循环伏安曲线和恒流充放电曲线等，计算得到各项性能，其中比电容在100‑1500F/cm³，比电容保持率在60％‑75％，本发明所述三元复合电极体系的比电容有了很大的提高，且比电容保持率获得了较大的提高。

技术领域

本发明属于用于赝电容的电极材料技术领域，尤其涉及一种纳米多孔镍钒锰/氧化物复合电极，还涉及一种上述电极的制备方法。

背景技术

超级电容器(supercapacitor)，通常又称为电化学电容器(electrochemicalcapacitor)，不同于传统平板电容器，其主要是通过在电极/溶液界面发生静电吸附形成双电层(双电层电容器)或者在电极溶液界面发生欠电位沉积包括快速的氧化还原反应以及掺杂/去掺杂(赝电容器)进行能源存储的器件，属于一种新兴的高效储能器件。

赝电容器又叫法拉第准电容器，它的发展相对双电层电容器较晚些，最初由conwey课题组对钌氧化物研发提出并对概念进行了阐述：不同于双电层电容器但又是对电容器发展的一个补充，其能通过在电极/溶液界面发生快速的氧化还原反应或者掺杂/去掺杂过程进行能量的存储。较双电层电容器，赝电容器由于法拉第反应不仅发生在电极材料表面还在材料内部进行，可有效提高电容器的能量密度和比电容(是双电层电容器的10-100倍)。赝电容器电极材料多选用过渡金属氧化物，其中，钌氧化物具有高比电容、长循环寿命、高导电性、良好的电化学可逆性以及高效率等性能优点，但价格过于昂贵而使用受到限制。

参考文献Self-GrownOxy-Hydroxide@NanoporousMetal Electrode for High-PerformanceSupercapacitors(JianLiKang，AkihikoHirata，H.-J.Qiu，Lu YangChen，XingBoGe，Takeshi Fujita and MingWei Chen，Advanced Materials Volume26，Issue2，p269-272，January)中公开了一种自氧化羟基氧化物纳米多孔金属电极在高性能超级电容器中的应用，文献中制备的Ni30Mn70合金通过去合金法和电化学氧化制备了纳米多孔金属氧化物材料，具有较高比电容和能量密度的电极材料。但该材料电流密度大于10A/cm³时，比电容降低明显。如何进一步提高比电容及比电容保持率是当前超级电容器发展的一大热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大电容、高比电容保持率的纳米多孔镍钒锰/氧化物复合电极。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种纳米多孔镍钒锰/氧化物复合电极，包括以下步骤：(1)合金条带的制备：将Ni、V和Mn的金属颗粒在甩带机中制备成厚度为20-50μm的合金条带，其中各组分的原子含量百分比为：20-30％的Ni、5-20％的V、60％-70％的Mn；(2)去合金化处理：将步骤(1)制得的合金条带通过去合金化工艺制备纳米多孔金属，去合金化后Mn的含量为20-40％；(3)自氧化处理：以步骤(2)制得的纳米多孔金属作为阳极，在碱金属氢氧化物溶液中进行电化学氧化，氧化电位保持在1V以下，使纳米多孔金属表面产生掺杂羟基的氧化层，得到纳米多孔三元复合电极。

优选的，步骤(1)中Ni、V和Mn金属颗粒的直径选取为1～3mm。

优选的，步骤(1)中甩带过程在氩气保护下进行，温度控制在800～1500℃，甩带时转速选取为1200rad/s～1800rad/s