[发明专利]一种球形花状碳基/镁铝氢氧化物超级电容器电极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种球形花状碳基/镁铝氢氧化物超级电容器电极材料及其制备方法。本发明的制备方法包括以下步骤：1)将葡萄糖水溶液于水热釜中发生水热反应，反应结束后，离心、洗涤、干燥得到碳球；2)将镁盐、铝盐和六次甲基四胺溶于去离子水中并超声分散，得到均一稳定的镁铝氢氧化物前驱体水溶液；3)将碳球和镁铝氢氧化物前驱体水溶液转移至水热釜中，发生水热反应，反应结束后，离心、洗涤、干燥得到球形花状碳基/镁铝氢氧化物超级电容器电极材料。本发明的复合材料具有形貌特殊、结构稳定、电化学性能优异、循环性能好以及比电容量高等优点，非常适合作为电极材料应用于超级电容器领域。

技术领域

本发明属于电容器电极材料制备技术领域，具体的说，涉及一种球形花状碳基/镁铝氢氧化物超级电容器电极材料及其制备方法。

背景技术

随着全球气候逐渐的变暖，石油、煤炭等自然资源越来越匮乏，生态环境也日益的恶化，人们的注意力逐渐转向了风能、太阳能等可再生的并且对环境没有伤害的新能源。然而这些新能源本身所具有的一些特性决定了他们发电方式和电能的输出稳定性经常会受到地域、季节和气象条件的限制和影响，从而导致输出具有明显的不稳定性和不连续性。而如果要解决这一问题，人们可以考虑给电网同时接入配套的储能装置，以此来解决上述发电和用电不同步带来的矛盾。由此可知，21世纪的一大挑战就是能量的储存和转换技术。为了满足现代社会的需求并且考虑到环境和能源的安全性问题，对超级电容器技术上的突破需求与日俱增。超级电容器填补了传统电容器和电池之间的空白，它们可以提供比传统电容器更高的能量密度，同时可以提供比传统电池更大的功率密度，从而引起了各国政府和企业界的广泛关注。在可以预见的未来，超级电容器将得到迅猛的发展。

因此，作为新型储能装置，超级电容器具有比传统电容器(燃料电池、化学电池)更优异的特点，并且应用也更广泛。电极的选择对超级电容器性能影响最大，目前，常用的超级电容器电极材料主要有碳基材料、金属氧化物/氢氧化物和导电聚合物。其中，碳材料具有高达10万次的循环寿命，比表面积为1000～3000m²g^-1,成本较低，但是其比表面积的有效使用率仅为30％，导致其比电容较小。而金属氧化物/氢氧化物和碳材料不同，具有高的能量密度。但是其缺点就是循环稳定性差，导电性不强，工作电压低，同时比表面积差，不利于电子的快速运输。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种球形花状碳基/镁铝氢氧化物超级电容器电极材料及其制备方法。本发明能有效的改善镁铝层状双金属氢氧化物电极材料循环稳定性较差的问题，并增强复合材料的比表面积。

本发明提供一种球形花状碳基/镁铝氢氧化物超级电容器电极材料的制备方法，其制备原料包括：葡萄糖、六水合硝酸镁、九水合硝酸铝、六次甲基四胺等；包括以下步骤：

1)将葡萄糖水溶液于水热釜中发生水热反应，反应结束后，离心、洗涤、干燥得到直径在6-10μm之间的均匀碳球；

2)将镁盐、铝盐和六次甲基四胺溶于去离子水中并超声分散，得到均一稳定的镁铝氢氧化物前驱体水溶液；

3)将碳球和镁铝氢氧化物前驱体水溶液转移至水热釜中，发生水热反应，反应结束后，离心、洗涤、干燥得到球形花状碳基/镁铝氢氧化物超级电容器电极材料。

本发明中，步骤1)中，葡萄糖水溶液的浓度是0.5～2mol/L，水热反应温度为160-200℃，水热反应时间为8-20h。

本发明中，步骤1)中，水热反应的温度为175～185℃，反应时间为8～10h。

本发明中，步骤1)和步骤3)中，干燥温度为50-80℃，干燥时间为8-12h。

本发明中，步骤2)中，镁盐为六水合硝酸镁，铝盐为九水合硝酸铝。