CN103887078A - 氧化钌基电极材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化钌基电极材料的制备方法，将2g至5g水合三氯化钌和1-3g碳材料溶解在100-200ml的醇水溶液中混合均匀，得到混合溶液；在混合溶液中加入10-150ml的浓度为1.0-2.0mol/L的NH4HCO3溶液，调节PH值为7至9，制得Ru(OH)4；经陈化、离心去除杂质离子处理后，进行脱水处理得到无定型二氧化钌和碳材料的复合电极材料；在制备的复合电极材料中加入占总重量的10-20%的导电剂碳纳米管或KS6导电石墨，充分混合研磨，得到氧化钌基电极材料。本发明采用先驱体为水合三氯化钌和碳材料及碳酸氢铵，混合更加均匀,导电剂选用碳纳米管或者KS6导电石墨，复合电极材料具有高的比容量、低的等效串联电阻和长的循环寿命、低成本等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备氧化钌基电极材料的方法，具体涉及一种电化学超级电容器氧化钌基电极材料的制备方法。
背景技术
超级电容器作为一种具有快速充放电、储能密度高、容量大的新型能源器件，在移动通信、国防科技，绿色环保能源、电动汽车领域都有广泛的应用前景。根据储能原理，超级电容器可以分为基于双电荷层储能机理的双电层电容器和基于法拉第氧化还原反应储能机理的电化学电容器，根据电极材料的不同，电化学电容器分为金属氧化物超级电容器和导电聚合物超级电容器，其中金属氧化物氧化钌是目前被公认最理想的超级电容器电极材料。但是氧化钌昂贵的价格限制了它的广泛应用，目前氧化钌的制备方法主要有四种：第一种是电化学阳极氧化法在钌基体上制备氧化钌。第二种是阴极电沉积法在钽或钛等基体上沉积氧化钌，但是难以直接在钽或钛等常用的集电极表面沉积。第三种是循环伏安电沉积制备氧化钌，由于氧化物的导电性差，电沉积形成一层膜后表面内阻会增大，而且沉积量很少，不适合大规模生产。第四种是涂覆热分解法在钽或钛基表面形成氧化钌薄膜，但是条件不容易控制，要求苛刻。上述四种方法普遍都存在设备要求高或者氧化钌产量低或者附着力差等缺点。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种工艺简单、成本低、比容量高，能够实现大规模生产的超级电容器氧化钌基电极材料的制备方法。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种氧化钌基电极材料的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：
将2g至5g水合三氯化钌和1g至3g碳材料溶解在100ml至200ml的醇水溶液中混合均匀，得到混合溶液；
在所述混合溶液中加入10ml至150ml的浓度为1.0mol/L至2.0mol/L的NH4HCO3溶液，调节PH值为7至9，制得Ru(OH)4；
经陈化、离心去除杂质离子处理后，进行100℃至120℃脱水处理得到无定型二氧化钌和碳材料的复合电极材料；
在所述制备的复合电极材料中加入占总重量的10%至20%的导电剂碳纳米管或KS6导电石墨，充分混合研磨，得到氧化钌基电极材料。
更进一步的技术方案是碳材料包括：介孔炭材料、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种。
更进一步的技术方案是醇水溶液包括:水、乙醇、水和乙醇的混合溶液、或异丙醇、水和异丙醇的混合溶液中的一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用先驱体为水合三氯化钌和碳材料及碳酸氢铵，比起传统的物理混合更加均匀,导电剂选用碳纳米管或者KS6导电石墨，复合电极材料具有高的比容量、低的等效串联电阻和长的循环寿命、低成本等优点。
具体实施方式
下面对本发明作进一步阐述。
实施例1
将1g水合三氯化钌和0.2g的介孔碳材料加入水和异丙醇的混合溶液50ml中，再在上述溶液中加入0.15mol/L的碳酸氢铵溶液，调节溶液的PH为7.5，充分搅拌待反应完全后，制得二氧化钌/介孔碳复合电极材料，再在复合电极材料中加入一定量的碳纳米管，充分混合研磨均匀，最后制备氧化钌基电极材料。
实施例2
将1g水合三氯化钌和0.2g的碳纳米管加入水和乙醇的混合溶液50ml中，再在上述溶液中加入0.15mol/L的碳酸氢铵溶液，调节溶液的PH为7.5，充分搅拌待反应完全后，制得二氧化钌/碳纳米管复合电极材料，再在复合电极材料中加入一定量的KS6导电石墨，充分混合研磨均匀。最后制备氧化钌基电极材料。
实施例3
将1g水合三氯化钌和0.2g的石墨烯加入水和乙醇的混合溶液50ml中，再在上述溶液中加入0.15mol/L的碳酸氢铵溶液，调节溶液的PH为7.5，充分搅拌待反应完全后，制得二氧化钌/石墨烯复合电极材料，再在复合电极材料中加入一定量的KS6导电石墨，充分混合研磨均匀。最后制备氧化钌基电极材料。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (3)
1.一种氧化钌基电极材料的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括以下步骤：
将2g至5g水合三氯化钌和1g至3g碳材料溶解在100ml至200ml的醇水溶液中混合均匀，得到混合溶液；
在所述混合溶液中加入10ml至150ml的浓度为1.0mol/L至2.0mol/L的NH4HCO3溶液，调节PH值为7至9，制得Ru(OH)4；
经陈化、离心去除杂质离子处理后，进行100℃至120℃脱水处理得到无定型二氧化钌和碳材料的复合电极材料；
在所述制备的复合电极材料中加入占总重量的10%至20%的导电剂碳纳米管或KS6导电石墨，充分混合研磨，得到氧化钌基电极材料。
2.根据权利要求1所述的氧化钌基电极材料的制备方法，其特征在于所述的碳材料包括：介孔炭材料、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的氧化钌基电极材料的制备方法，其特征在于所述的醇水溶液包括:水、乙醇、水和乙醇的混合溶液、或异丙醇、水和异丙醇的混合溶液中的一种。
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