CN105439111B - 一种蜂窝状介孔磷酸钴镍电极材料及其制备方法 - Google Patents
一种蜂窝状介孔磷酸钴镍电极材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105439111B CN105439111B CN201510900945.3A CN201510900945A CN105439111B CN 105439111 B CN105439111 B CN 105439111B CN 201510900945 A CN201510900945 A CN 201510900945A CN 105439111 B CN105439111 B CN 105439111B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nickel
- cobalt
- phosphate
- electrode material
- solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
一种蜂窝状介孔磷酸钴镍电极材料，它是一种形貌为具有介孔尺寸蜂窝状内孔的球形颗粒，颗粒尺寸为20‑50纳米，晶相结构为无定形，蜂窝状介孔孔径为5‑10nm；该电极材料的制备方法主要是将钴盐溶液A与镍盐溶液B混合，得到钴镍混合液D，将磷酸盐溶液C加入到D中得到混合物E，将混合物E加热80～180℃，自然冷却，过滤得到固体物质，用乙醇和水交替洗涤，干燥后得到水合钴镍磷酸盐，将其在200～600℃加热，获得蜂窝状介孔钴镍磷酸钴镍电极材料。本发明的蜂窝状介孔磷酸钴镍电极材料用于超级电容器时，最高比电容量为1409.8F g‑1，并表现出良好的倍率放电性能，10A g‑1放电时的最高容量保持率是0.25A g‑1时的85.7％。
Description
技术领域 本发明涉及一种超级电容器的电极材料及其制备方法。
背景技术 超级电容器，作为一种介于物理电容器和二次化学电池之间的电化学器件，其能量密度远高于传统物理电解电容器，而功率密度则远大于二次电池，填补了传统物理电容器和二次电池之间的应用空隙。超级电容器具有高比功率密度、循环性能好、电流效率高、可快速充放电等优点，在电子设备、电动汽车、点火装置、储能等领域具有广泛的应用前景。电极材料作为超级电容器的核心材料，直接决定着电容器的容量、高倍率放电性能及循环性能。
基于不同的储能原理，超级电容器电极材料主要分为两类，一类是以碳材料为主的双电层电容材料，通过阴、阳离子在电极表面的积累储存能量；碳材料的电容量受限于其表面积、孔隙中的大孔和中孔比例等因素，使其比电容通常低于200F g-1。虽然近年来新型碳材料的比电容量可达300F g-1左右，但受其储能机理限制，很难获得更高的比容量。金属氧化物和氢氧化物作为另一类超级电容器的电极材料，通过快速的表面氧化还原反应实现电荷和能量的储存，具有极高的比电容。特别是钴、镍的氧化物/氢氧化物表现出优异的电容性能，近年来受到了研究者的广泛关注。
由于优于氧化物/氢氧化物的导电性和电化学活性，过渡金属硫化物及其复合物近年来也被广泛应用于赝电容材料，特别是镍、钴复合硫化物电极材料由于镍、钴协同作用表现出优异的电容性能。作为另一类不溶性金属盐，磷酸盐作为电容材料还较少被报道，只有钴磷酸盐(CoHPO4·3H2O)[Nanoscale 5(2013)5752-5757]、氨钴磷酸盐(NH4Co(PO4)2·H2O)[CrystEngComm 15(2013)5950-5955]、磷酸镍[ChemPlusChem 78(2013)546-553]被报道应用于超级电容器，钴镍复合磷酸盐还未见有报道用于超级电容器电极材料。基于已在氧化物/氢氧化物/硫化物中表现出明显的协同作用的钴镍复合材料，钴镍复合磷酸盐将会具有良好的电容性能。
电容材料的形貌、三维结构直接影响着其电容性能，如何构筑具有高比表面积、规整孔道结构是获得高性能电容材料的关键之一。软、硬模板法是最常用的制备具有规整孔结构纳米材料的重要技术，而高成本的模板剂及复杂的模板剂去除过程极大限制了模板法的广泛应用。
发明内容 本发明的目的在于提供一种方法简单、成本低廉、具有良好电容性能的蜂窝状介孔磷酸钴镍电极材料及其制备方法。
本发明的蜂窝状介孔磷酸钴镍电极材料是一种形貌为具有介孔尺寸蜂窝状内孔的球形颗粒，蜂窝状介孔的孔径为5-10nm，球形颗粒尺寸为20-50nm，晶相结构为无定形结构；将上述电极材料用于超级电容器，0.25A g-1条件下放电，最高比电容量为1409.8F g-1，10A g-1放电时的最高容量保持率是0.25A g-1时的85.7％。
上述蜂窝状介孔磷酸钴镍电极材料的制备方法如下：
一、原料
1、钴盐：硝酸钴、醋酸钴、氯化钴或硫酸钴中的一种；
2、镍盐：硝酸镍、醋酸镍、氯化镍或硫酸镍中的一种；
3、可溶性磷酸盐：磷酸钠、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、磷酸铵、磷酸钾、磷酸一氢钾、磷酸二氢钾中的一种。
二、制备步骤
(1)将钴盐溶解在水中，得到钴盐溶液A，其浓度为每升溶液含钴元素0.2-2.0mol；另外，将镍盐溶解在水中，得到镍盐溶液B，其浓度为每升溶液含镍元素0.2-2.0mol。
(2)将可溶性磷酸盐溶解在水中，得到磷酸盐溶液C，浓度为每升溶液含磷酸根0.05-0.5mol。
(3)将钴盐溶液A与镍盐溶液B混合，得到钴镍混合液D，混合液D中的钴和镍之间的原子比为1：9～9：1之间；在搅拌条件下逐滴将磷酸盐溶液C加入到D中得到混合物E，钴镍混合液中总的金属与磷酸盐之间的原子比例为总金属：P元素＝3：2。
(4)将混合物E移入水热反应釜中，将水热反应釜放入80～180℃的鼓风烘箱或者真空烘箱中反应0.5～8小时，反应后自然冷却。
(5)过滤或离心分离收集固体物质，将得到的固体用乙醇和水交替洗涤3～5次，干燥后得到水合钴镍磷酸盐，将水合钴镍磷酸盐在200～600℃马弗炉或者管式炉中加热0.5～4小时，利用水合磷酸盐的脱水作用获得蜂窝状介孔钴镍磷酸钴镍电极材料。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、方法简单，仅利用热解水合磷酸盐即可得到介孔的钴镍磷酸，制备过程中不需要软、硬模板剂，省去了昂贵的模板剂和复杂的模板剂去除过程，使得制备成本降低。
2、制得的蜂窝状介孔钴镍磷酸材料孔径分布均匀，均在5-10nm左右，为赝电容超级电容器的电化学反应提供高的活性比表面积，同时为电解液中的离子传输提供了传输通道，基于这些结果优点，蜂窝状介孔钴镍磷酸材料用于超级电容器电极时，最高比电容量为1409.8F g-1，同时蜂窝状介孔钴镍磷酸电极表现出良好的倍率放电性能，10A g-1放电时的最高容量保持率是0.25A g-1时的85.7％。
附图说明
图1是本发明实施例1中焙烧前的水合磷酸盐和焙烧后的无定形蜂窝状介孔磷酸盐的X射线衍射谱图。
图2是本发明实施例1获得的蜂窝状介孔磷酸钴镍材料的透射电子显微镜图。
图3是本发明实施例2获得的蜂窝状介孔磷酸钴镍材料的透射电子显微镜图。
图4是本发明实施例3获得的蜂窝状介孔磷酸钴镍材料的透射电子显微镜图。
图5是本发明实施例1获得的蜂窝状介孔磷酸钴镍材料的N2吸脱附等温曲线图。
图6是本发明实施例1获得的蜂窝状介孔磷酸钴镍材料的孔尺寸分布曲线图。
图7是本发明实施例3获得的蜂窝状介孔磷酸钴镍材料作为超级电容器电极材料时的循环伏安曲线图。
图8是本发明实施例2获得的蜂窝状介孔磷酸钴镍材料作为超级电容器电极材料时的充放电曲线图。
图9是本发明实施例1和实施例2得到的蜂窝状介孔磷酸钴镍材料作为超级电容器电极材料时的不同充放电电流密度下的比电容量曲线图。
图10是本发明实施例3得到的蜂窝状介孔磷酸钴镍材料作为正极材料，活性碳材料作为负极材料组装非对称超级电容器时，电容器不同电流下的充放电曲线图。
图11是本发明实施例3得到的蜂窝状介孔磷酸钴镍材料作为正极材料，活性碳材料作为负极材料组装非对称超级电容器时，电容器不同电流下的功率密度-能量密度图。
具体实施方式
实施例1
将硝酸钴溶于去离子水中，得到每升溶液含0.2摩尔钴的硝酸钴溶液，将硝酸镍溶于去离子水中，得到每毫升溶液含0.2摩尔镍的硝酸镍溶液，取配置好的15毫升硝酸钴溶液与15毫升的硝酸镍溶液混合均匀，在搅拌条件下逐滴加入每升溶液含磷酸钠0.2摩尔的磷酸钠水溶液，总计加入磷酸钠溶液20毫升，搅拌20分钟，将混合溶液转入到100毫升的水热反应釜中，将水热放入120℃的鼓风烘箱中反应4小时。反应后自然冷却，过滤或离心分离收集固体物质，将得到的固体用乙醇和水交替洗涤5次，干燥固体得到水合磷酸钴镍粉末。将得到的水合磷酸钴镍粉末在200℃的马弗炉中焙烧2h，得到具有蜂窝状介孔结构的球形磷酸钴镍电极材料，为无定形晶相结构，颗粒尺寸为30nm，介孔磷酸钴镍的内孔平均孔径为7nm，作为超级电容器电极材料时比电容量为1062F g-1，10A g-1放电时的最高容量保持率是0.25A g-1时的85.9％。
如图1所示，可以看出焙烧前的样品为水合磷酸钴镍的晶相，而焙烧后样品的X射线谱为无定形结构，结果证实焙烧使水合磷酸钴镍出现脱水，脱水可使样品出现均匀的蜂窝状孔。
如图2所示，获得的磷酸钴镍材料均具有蜂窝状的介孔结构，蜂窝状介孔的孔径尺寸分布较均匀，主要是因为孔径来源于结晶水和部分游离水的脱出，而这些水分子在水合磷酸钴镍中分布均匀从而得到的介孔孔径均一。
如图5所示，可以看出，曲线为典型的IV型吸脱附曲线，进一步证明了磷酸钴镍材料的介孔结构；从图6对应的磷酸钴镍材料的孔径分布曲线并结合图2的透射电子显微镜图可以看出，磷酸钴镍材料具有较均一的孔径分布，其中较小的最可几孔径为5nm，对应着磷酸钴镍材料的蜂窝状介孔孔径，另有较大的最可几孔径为14nm，对应于磷酸钴镍材料的球形颗粒之间的交织孔孔径。
如图9所示，获得的蜂窝状介孔磷酸钴镍材料作为电极材料时不同放电电流密度下的比电容量曲线可以看出，在0.25A g-1的放电电流下的比电容量为1162.2F g-1，在10Ag-1时的比电容量为912.2F g-1，容量保持率为85.9％。结果说明获得的蜂窝状介孔磷酸钴镍材料用作超级电容器电极材料具有高的比电容量和倍率放电性能。
实施例2
将醋酸钴溶于去离子水中，得到每升溶液含0.2摩尔钴的醋酸钴溶液，将醋酸镍溶于去离子水中，得到每毫升溶液含2.0摩尔镍的醋酸镍溶液，取配置好的15毫升醋酸钴溶液与1.5毫升的醋酸镍溶液混合均匀，在搅拌条件下逐滴加入每升溶液含磷酸一氢钠0.4摩尔的磷酸一氢钠水溶液，总计加入磷酸一氢钠溶液10毫升，搅拌20分钟，将混合溶液转入到100毫升的水热反应釜中，将水热放入180℃的鼓风烘箱中反应4小时。反应后自然冷却，过滤或离心分离收集固体物质，将得到的固体用乙醇和水交替洗涤5次，干燥固体得到水合磷酸钴镍粉末。将得到的水合磷酸钴镍粉末在400℃的马弗炉中焙烧2h，得到具有蜂窝状介孔结构的球形磷酸钴镍电极材料，为无定形晶相结构，颗粒尺寸为40nm，介孔磷酸钴镍的内孔平均孔径为7nm，作为超级电容器电极材料时比电容量为1409.8F g-1，10A g-1放电时的最高容量保持率是0.25A g-1时的73.2％。
如图3所示，获得的磷酸钴镍材料均具有蜂窝状的介孔结构，蜂窝状介孔的孔径尺寸分布较均匀。
如图8所示，作为电极材料时的充放电曲线可以看出，在不同充放电电流密度下，都出现了较好的赝电容特性充放电曲线。由充放电曲线计算得到的该电极材料在0.25A g-1电流电流密度下的比电容量为1409.8F g-1。
如图9所示，作为电极材料时不同放电电流密度下的比电容量曲线可以看出，电极材料在0.25A g-1的放电电流下的比电容量为1409.8F g-1，在10A g-1时的比电容量为1031.8F g-1，容量保持率为73.2％。结果说明获得的蜂窝状介孔磷酸钴镍材料用作超级电容器电极材料具有高的比电容量和倍率放电性能。
实施例3
将氯化钴溶于去离子水中，得到每升溶液含1.0摩尔钴的氯化钴溶液，将氯化镍溶于去离子水中，得到每毫升溶液含0.2摩尔镍的氯化镍溶液，取配置好的150毫升氯化钴溶液与150毫升的氯化镍溶液混合均匀，在搅拌条件下逐滴加入每升溶液含磷酸二氢钠0.5摩尔的磷酸二氢钠水溶液，总计加入磷酸二氢钠溶液240毫升，搅拌20分钟，将混合溶液转入到1.0升的水热反应釜中，将水热放入160℃的真空烘箱中反应4小时。反应后自然冷却，过滤或离心分离收集固体物质，将得到的固体用乙醇和水交替洗涤5次，干燥固体得到水合磷酸钴镍粉末。将得到的水合磷酸钴镍粉末在600℃的马弗炉中焙烧0.5h，得到具有蜂窝状介孔结构的球形磷酸钴镍电极材料，为无定形晶相结构，颗粒尺寸为40nm，介孔磷酸钴镍的内孔平均孔径为5nm，作为超级电容器电极材料时比电容量为1258F g-1，10A g-1放电时的最高容量保持率是0.25A g-1时的79.6％。
如图4所示，获得的磷酸钴镍材料均具有蜂窝状的介孔结构，蜂窝状介孔的孔径尺寸分布较均匀。
如图7所示，获得的蜂窝状介孔磷酸钴镍材料作为电极材料时的循环伏安曲线可以看出在电位扫描速度为1～25mV s-1条件下都具有较明显的赝电容特性，由循环伏安曲线计算得到该电极材料在1mV s-1条件下的比电容量为1332.5F g-1。
如图10所示，获得的蜂窝状介孔磷酸钴镍材料作为电极材料，活性碳为负极材料时充放电组装非对称超级电容器时不同电流下的充放电曲线可以看出，充放电曲线为近似于三角形的形状，说明组装的非对称电容器具有较明显的电容性质，0.7mA条件下充放电时，放电比电容达到149F g-1，即使在44.8mA的放电电流下，放电比容量仍为100.1F g-1，表现出良好的电容性能及倍率放电性能。
如图11所示，获得的蜂窝状介孔磷酸钴镍材料作为电极材料，活性碳为负极材料时充放电组装非对称超级电容器时不同电流下的功率密度-能量密度图可以看出，在功率密度为42.4W kg-1时，非对称电容器能量密度高达45.8Wh kg-1，即使是在2.8kW kg-1的高功率密度下，非对称电容的能量密度仍为30.7Wh kg-1。该结果说明，蜂窝状介孔磷酸钴镍材料用于非对称超级电容器具有优异的性能。
实施例4
将硝酸钴溶于去离子水中，得到每升溶液含2.0摩尔钴的硝酸钴溶液，将硝酸镍溶于去离子水中，得到每毫升溶液含1.0摩尔镍的硝酸镍溶液，取配置好的1.5升硝酸钴溶液与1.5升的硝酸镍溶液混合均匀，在搅拌条件下逐滴加入每升溶液含磷酸铵0.3摩尔的磷酸铵水溶液，总计加入磷酸铵溶液1.0升，搅拌20分钟，将混合溶液转入到5.0升的水热反应釜中，将水热放入140℃的鼓风烘箱中反应8小时。反应后自然冷却，过滤或离心分离收集固体物质，将得到的固体用乙醇和水交替洗涤5次，干燥固体得到水合磷酸钴镍粉末。将得到的水合磷酸钴镍粉末在200℃的马弗炉中焙烧4h，得到具有蜂窝状介孔结构的球形磷酸钴镍电极材料，为无定形晶相结构，颗粒尺寸为50nm，介孔磷酸钴镍的内孔平均孔径为9nm，作为超级电容器电极材料时比电容量为806F g-1，10A g-1放电时的最高容量保持率是0.25A g-1时的84.8％。
实施例5
将硫酸钴溶于去离子水中，得到每升溶液含0.2摩尔钴的硫酸钴溶液，将硫酸镍溶于去离子水中，得到每毫升溶液含0.2摩尔镍的硫酸镍溶液，取配置好的135毫升硫酸钴溶液与15毫升的硫酸镍溶液混合均匀，在搅拌条件下逐滴加入每升溶液含磷酸钾0.05摩尔的磷酸钾水溶液，总计加入磷酸钾溶液200毫升，搅拌20分钟，将混合溶液转入到500毫升的水热反应釜中，将水热放入120℃的真空烘箱中反应2小时。反应后自然冷却，过滤或离心分离收集固体物质，将得到的固体用乙醇和水交替洗涤4次，干燥固体得到水合磷酸钴镍粉末。将得到的水合磷酸钴镍粉末在200℃的马弗炉中焙烧2h，得到具有蜂窝状介孔结构的球形磷酸钴镍电极材料，为无定形晶相结构，颗粒尺寸为20nm，介孔磷酸钴镍的内孔平均孔径为10nm，作为超级电容器电极材料时比电容量为1180F g-1，10A g-1放电时的最高容量保持率是0.25A g-1时的75.6％。
实施例6
将硝酸钴溶于去离子水中，得到每升溶液含0.2摩尔钴的硝酸钴溶液，将硝酸镍溶于去离子水中，得到每毫升溶液含0.2摩尔镍的硝酸镍溶液，取配置好的15毫升硝酸钴溶液与135毫升的硝酸镍溶液混合均匀，在搅拌条件下逐滴加入每升溶液含磷酸一氢钾0.1摩尔的磷酸一氢钾水溶液，总计加入磷酸一氢钾溶液100毫升，搅拌20分钟，将混合溶液转入到500毫升的水热反应釜中，将水热放入100℃的鼓风烘箱中反应1.0小时。反应后自然冷却，过滤或离心分离收集固体物质，将得到的固体用乙醇和水交替洗涤3次，干燥固体得到水合磷酸钴镍粉末。将得到的水合磷酸钴镍粉末在300℃的马弗炉中焙烧8h，得到具有蜂窝状介孔结构的球形磷酸钴镍电极材料，为无定形晶相结构，颗粒尺寸为35nm，介孔磷酸钴镍的内孔平均孔径为8nm，作为超级电容器电极材料时比电容量为1200F g-1，10A g-1放电时的最高容量保持率是0.5A g-1时的88.7％。
实施例7
将硝酸钴溶于去离子水中，得到每升溶液含0.2摩尔钴的硝酸钴溶液，将硝酸镍溶于去离子水中，得到每毫升溶液含0.2摩尔镍的硝酸镍溶液，取配置好的15毫升硝酸钴溶液与45毫升的硝酸镍溶液混合均匀，在搅拌条件下逐滴加入每升溶液含磷酸二氢钾0.2摩尔的磷酸二氢钾水溶液，总计加入磷酸二氢钾溶液40毫升，搅拌20分钟，将混合溶液转入到100毫升的水热反应釜中，将水热放入80℃的鼓风烘箱中反应0.5小时。反应后自然冷却，过滤或离心分离收集固体物质，将得到的固体用乙醇和水交替洗涤3次，干燥固体得到水合磷酸钴镍粉末。将得到的水合磷酸钴镍粉末在400℃的马弗炉中焙烧2h，得到具有蜂窝状介孔结构的球形磷酸钴镍电极材料，为无定形晶相结构，颗粒尺寸为45nm，介孔磷酸钴镍的内孔平均孔径为6nm，作为超级电容器电极材料时比电容量为1080F g-1，10A g-1放电时的最高容量保持率是0.5A g-1时的77.2％。
实施例8
将硝酸钴溶于去离子水中，得到每升溶液含0.2摩尔钴的硝酸钴溶液，将硝酸镍溶于去离子水中，得到每毫升溶液含0.2摩尔镍的硝酸镍溶液，取配置好的45毫升硝酸钴溶液与15毫升的硝酸镍溶液混合均匀，在搅拌条件下逐滴加入每升溶液含磷酸钠0.1摩尔的磷酸钠水溶液，总计加入磷酸钠溶液80毫升，搅拌20分钟，将混合溶液转入到200毫升的水热反应釜中，将水热放入120℃的鼓风烘箱中反应2小时。反应后自然冷却，过滤或离心分离收集固体物质，将得到的固体用乙醇和水交替洗涤5次，干燥固体得到水合磷酸钴镍粉末。将得到的水合磷酸钴镍粉末在200℃的马弗炉中焙烧2h，得到具有蜂窝状介孔结构的球形磷酸钴镍电极材料，为无定形晶相结构，颗粒尺寸为25nm，介孔磷酸钴镍的内孔平均孔径为7nm，作为超级电容器电极材料时比电容量为1200F g-1，10A g-1放电时的最高容量保持率是0.25A g-1时的70.8％。
实施例9
将硝酸钴溶于去离子水中，得到每升溶液含0.4摩尔钴的硝酸钴溶液，将硝酸镍溶于去离子水中，得到每毫升溶液含0.2摩尔镍的硝酸镍溶液，取配置好的15毫升硝酸钴溶液与15毫升的硝酸镍溶液混合均匀，在搅拌条件下逐滴加入每升溶液含磷酸钠0.4摩尔的磷酸钠水溶液，总计加入磷酸钠溶液15毫升，搅拌20分钟，将混合溶液转入到100毫升的水热反应釜中，将水热放入120℃的鼓风烘箱中反应4小时。反应后自然冷却，过滤或离心分离收集固体物质，将得到的固体用乙醇和水交替洗涤3次，干燥固体得到水合磷酸钴镍粉末。将得到的水合磷酸钴镍粉末在200℃的马弗炉中焙烧2h，得到具有蜂窝状介孔结构的球形磷酸钴镍电极材料，为无定形晶相结构，颗粒尺寸为30nm，介孔磷酸钴镍的内孔平均孔径为7nm，作为超级电容器电极材料时比电容量为1100F g-1，10A g-1放电时的最高容量保持率是0.25A g-1时的85.2％。
实施例10
将硝酸钴溶于去离子水中，得到每升溶液含0.2摩尔钴的硝酸钴溶液，将硝酸镍溶于去离子水中，得到每毫升溶液含0.4摩尔镍的硝酸镍溶液，取配置好的15毫升硝酸钴溶液与15毫升的硝酸镍溶液混合均匀，在搅拌条件下逐滴加入每升溶液含磷酸钠0.2摩尔的磷酸钠水溶液，总计加入磷酸钠溶液30毫升，搅拌20分钟，将混合溶液转入到100毫升的水热反应釜中，将水热放入130℃的鼓风烘箱中反应4小时。反应后自然冷却，过滤或离心分离收集固体物质，将得到的固体用乙醇和水交替洗涤5次，干燥固体得到水合磷酸钴镍粉末。将得到的水合磷酸钴镍粉末在200℃的马弗炉中焙烧4h，得到具有蜂窝状介孔结构的球形磷酸钴镍电极材料，为无定形晶相结构，颗粒尺寸为30nm，介孔磷酸钴镍的内孔平均孔径为7nm，作为超级电容器电极材料时比电容量为1152F g-1，10A g-1放电时的最高容量保持率是0.25A g-1时的78.7％。
Claims (3)
1.一种蜂窝状介孔磷酸钴镍电极材料，其特征在于：它是一种形貌为具有介孔尺寸蜂窝状内孔的球形颗粒，蜂窝状介孔的孔径为5-10nm，球形颗粒尺寸为20-50nm，晶相结构为无定形结构；将上述电极材料用于超级电容器，0.25A g-1条件下放电，最高比电容量为1409.8F g-1，10A g-1放电时的最高容量保持率是0.25A g-1时的85.7％。
2.权利要求1的蜂窝状介孔磷酸钴镍电极材料的制备方法，其特征在于：
(1)将钴盐溶解在水中，得到钴盐溶液A，其浓度为每升溶液含钴元素0.2-2.0mol；另外，将镍盐溶解在水中，得到镍盐溶液B，其浓度为每升溶液含镍元素0.2-2.0mol；
(2)将可溶性磷酸盐溶解在水中，得到磷酸盐溶液C，浓度为每升溶液含磷酸根0.05-0.5mol；
(3)将钴盐溶液A与镍盐溶液B混合，得到钴镍混合液D，混合液D中的钴和镍之间的原子比为1：9～9：1之间；在搅拌条件下逐滴将磷酸盐溶液C加入到D中得到混合物E，钴镍混合液中总的金属与磷酸盐之间的原子比例为总金属：P元素＝3：2；
(4)将混合物E移入水热反应釜中，将水热反应釜放入80～180℃的鼓风烘箱或者真空烘箱中反应0.5～8小时，反应后自然冷却；
(5)过滤或离心分离收集固体物质，将得到的固体用乙醇和水交替洗涤3～5次，干燥后得到水合钴镍磷酸盐，将水合钴镍磷酸盐在200～600℃马弗炉或者管式炉中加热0.5～4小时，利用水合磷酸盐的脱水作用获得蜂窝状介孔钴镍磷酸钴镍电极材料。
3.根据权利要求2所述的蜂窝状介孔磷酸钴镍电极材料的制备方法，其特征在于：所述钴盐为硝酸钴、醋酸钴、氯化钴或硫酸钴中的一种；所述镍盐为硝酸镍、醋酸镍、氯化镍或硫酸镍中的一种；所述可溶性磷酸盐为磷酸钠、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、磷酸铵、磷酸钾、磷酸一氢钾、磷酸二氢钾中的一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510900945.3A CN105439111B (zh) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | 一种蜂窝状介孔磷酸钴镍电极材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510900945.3A CN105439111B (zh) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | 一种蜂窝状介孔磷酸钴镍电极材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105439111A CN105439111A (zh) | 2016-03-30 |
| CN105439111B true CN105439111B (zh) | 2017-12-29 |
Family
ID=55549835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510900945.3A Active CN105439111B (zh) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | 一种蜂窝状介孔磷酸钴镍电极材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105439111B (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106898496B (zh) * | 2017-04-21 | 2018-07-20 | 扬州大学 | 具有多层鳞片的子弹头状磷酸钴镍铵微粒的制备方法及应用 |
| CN107337190B (zh) * | 2017-07-10 | 2020-02-07 | 佛山市利元合创科技有限公司 | 一种纳米花状的长在泡沫镍上的磷酸钴镍的制备方法 |
| CN108609599A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-10-02 | 北京化工大学常州先进材料研究院 | 氢氧化镍纳米片自组装磷酸镍钴棒状结构复合材料的制备方法 |
| CN109003839A (zh) * | 2018-08-08 | 2018-12-14 | 西北大学 | 一种三维多级的硫钴镍/磷钴镍/镍泡沫核-壳复合电极材料的制备方法和应用 |
| CN110921641B (zh) * | 2019-11-20 | 2021-05-14 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种过渡金属磷化物纳米材料及其制备方法和应用 |
| CN112209357B (zh) * | 2020-09-21 | 2022-06-21 | 江苏大学 | 一种金属磷酸钴及其制备方法和应用 |
| CN112614994B (zh) * | 2020-12-10 | 2023-02-07 | 三峡大学 | 一种水系锌钴电池叠层正极材料的制备方法 |
| CN113184823B (zh) * | 2021-04-28 | 2022-10-14 | 河北师范大学 | 一种制备磷酸钴镍微球材料的方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1304291C (zh) * | 2004-06-09 | 2007-03-14 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种无机微孔磷酸镍钴类分子筛材料及其合成方法 |
| CN101279857B (zh) * | 2007-04-06 | 2011-11-09 | 清华大学 | 介孔材料的制备方法 |
| CN101249969A (zh) * | 2008-03-24 | 2008-08-27 | 上海第二工业大学 | 一种磷酸镍钴微孔材料的微波合成方法 |
-
2015
- 2015-12-09 CN CN201510900945.3A patent/CN105439111B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105439111A (zh) | 2016-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105439111B (zh) | 一种蜂窝状介孔磷酸钴镍电极材料及其制备方法 | |
| Kumar et al. | Reagents assisted ZnCo2O4 nanomaterial for supercapacitor application | |
| Shang et al. | Synthesis of hollow ZnCo2O4 microspheres with enhanced electrochemical performance for asymmetric supercapacitor | |
| Han et al. | Intercalation pseudocapacitive electrochemistry of Nb-based oxides for fast charging of lithium-ion batteries | |
| Wang et al. | MOF-derived binary mixed metal/metal oxide@ carbon nanoporous materials and their novel supercapacitive performances | |
| Chen et al. | Hierarchical CoMn-layered double hydroxide nanowires on nickel foam as electrode material for high-capacitance supercapacitor | |
| He et al. | One pot synthesis of nickel foam supported self-assembly of NiWO 4 and CoWO 4 nanostructures that act as high performance electrochemical capacitor electrodes | |
| Liu et al. | Design and synthesis of CoMoO 4–NiMoO 4· x H 2 O bundles with improved electrochemical properties for supercapacitors | |
| CN108364793B (zh) | CoNiFe-LDH/多层石墨烯高性能复合储能材料及其制备方法 | |
| Lee et al. | Nanosheets based mesoporous NiO microspherical structures via facile and template-free method for high performance supercapacitors | |
| Xu et al. | Fabrication of porous double-urchin-like MgCo2O4 hierarchical architectures for high-rate supercapacitors | |
| Xu et al. | Microwave-incorporated hydrothermal synthesis of urchin-like Ni (OH) 2–Co (OH) 2 hollow microspheres and their supercapacitor applications | |
| Li et al. | Bimetallic FeNi-MIL-88-derived NiFe 2 O 4@ Ni–Mn LDH composite electrode material for a high performance asymmetric supercapacitor | |
| Yi et al. | Rational design of hierarchically porous NiCo2O4 and Bi2O3 nanostructure: Anchored on 3D nitrogen doped carbonized melamine foam for flexible asymmetric supercapacitor | |
| Zhang et al. | Facile fabrication of large-area hybrid Ni-Co hydroxide/Cu (OH) 2/copper foam composites | |
| Ou et al. | Terephthalate-based cobalt hydroxide: a new electrode material for supercapacitors with ultrahigh capacitance | |
| Sun et al. | An asymmetric supercapacitor based on controllable WO 3 nanorod bundle and alfalfa-derived porous carbon | |
| Yao et al. | Design and synthesis of hierarchical NiCo 2 S 4@ NiMoO 4 core/shell nanospheres for high-performance supercapacitors | |
| Mu et al. | Hollowed-out tubular carbon@ MnO2 hybrid composites with controlled morphology derived from kapok fibers for supercapacitor electrode materials | |
| Yuan et al. | Controllable synthesis of layered Co–Ni hydroxide hierarchical structures for high-performance hybrid supercapacitors | |
| CN105070521B (zh) | 超级电容器用层次纳米结构四氧化三钴/钼酸钴复合电极材料及其制备方法 | |
| Xu et al. | Trace interstitial water removal from copper-cobalt Prussian analogues by rGO coating for high performance sodium ion supercapacitor devices | |
| Liang et al. | Mechanistic insight into hierarchical nickel cobalt layered double hydroxide nanosheet-supported-nanowires arrays for high-performance hybrid supercapacitors | |
| Zhang et al. | Metal-organic frameworks derived transition metal phosphide/carbon for high performance asymmetric supercapacitor | |
| CN106683894A (zh) | 一种Co3O4多孔纳米片阵列的制备方法及其应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201229 Address after: Building 2, No. 3, Fuqian Road, Hailing District, Taizhou City, Jiangsu Province Patentee after: Taizhou Haitong Asset Management Co., Ltd Address before: 066004 No. 438 west section of Hebei Avenue, seaport District, Hebei, Qinhuangdao Patentee before: Yanshan University |
|
| TR01 | Transfer of patent right |