CN105448527B - 一种用于超级电容器的电极材料及其制备方法 - Google Patents

一种用于超级电容器的电极材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105448527B
CN105448527B CN201510827919.2A CN201510827919A CN105448527B CN 105448527 B CN105448527 B CN 105448527B CN 201510827919 A CN201510827919 A CN 201510827919A CN 105448527 B CN105448527 B CN 105448527B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode material
mixed solution
ultracapacitor
triethanolamine
specific capacity
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201510827919.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105448527A (zh
Inventor
林展
刘培杨
高学会
李高然
许阳阳
李全国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wang Yucong
Original Assignee
Qingdao Nengxun New Energy Technology Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao Nengxun New Energy Technology Co Ltd filed Critical Qingdao Nengxun New Energy Technology Co Ltd
Priority to CN201510827919.2A priority Critical patent/CN105448527B/zh
Publication of CN105448527A publication Critical patent/CN105448527A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105448527B publication Critical patent/CN105448527B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供一种用于超级电容器的电极材料的制备方法，步骤如下：(1)将硝酸镍和硝酸钴溶解在三乙醇胺和水的混合溶剂中，再向其中加入尿素和醋酸钠使其完全溶解，得到混合溶液；所述三乙醇胺和水的体积比为2‑5:5；(2)将得到的混合溶液在反应釜中恒温反应一段时间；然后洗涤，烘干，得到前驱体；(3)将前驱体在空气中经360‑390℃恒温热处理后，得到超级电容器电极材料。本发明的用于超级电容器的电极材料在充放电测试中，电流密度为0.5A/g时，比容量值达到了比较高的值2030F/g；经过3500次充放电测试之后比容量仍保持在92％以上，能够作为一种良好的超级电容器电极材料使用。

Description

一种用于超级电容器的电极材料及其制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种用于超级电容器的电极材料及其制备方法。
背景技术
钴酸镍(NiCo2O4)是一种尖晶石相结构的AB2O4型复合氧化物，其在晶体结构中，镍离子占据八面体位置，钴离子既占有八面体位置又占据四面体位置。相比于单一的氧化镍和四氧化三钴，钴酸镍本身具有较好的导电性。除此之外，钴酸镍具有较高的电化学性能，生产成本低，原料充足和环境友好等优点，吸引了研究学者的普遍关注，在德国的《德国应用化学》杂志(2015年，54卷1868页)有过报道。目前，已有文献报道制备钴酸镍的方法有：高温固相法、溶胶-凝胶法、机械化学合成法、液相化学沉淀法等，但此类方法制备的钴酸镍颗粒分布不均匀，分散性不好，产量低，并且制作方法较为繁琐复杂。目前，制备使用比较普遍的方法是水(溶剂)热法，因其具有工艺简单易行、能量消耗相对较小、且产物易于控制、反应时间较短等优点。在美国的《纳米快报》杂志(2013年，13卷3135页)和德国的《先进材料》杂志(2013年，25卷976页)有过报道，专利CN201210222916.2也公开了钴酸镍的合成方法。
发明内容
本发明提供了一种用于超级电容器的电极材料的制备方法，应用该方法制备得到的超级电容器电极材料纯度高、比表面积大，比容量达到2030F/g。
本发明提供一种用于超级电容器的电极材料的制备方法，步骤如下：
(1)将Ni(NO3)2·6H2O和Co(NO3)2·6H2O溶解在三乙醇胺和水的混合溶剂中，再向其中加入尿素和醋酸钠使其完全溶解，得到混合溶液；所述三乙醇胺和水的体积比为2-5:5；
(2)将得到的混合溶液在反应釜中恒温反应一段时间；然后洗涤，烘干，得到前驱体；
(3)将前驱体在空气中经360-390℃恒温热处理后，得到超级电容器电极材料。
本申请人经试验发现，当以三乙醇胺和水作为溶剂，以尿素为沉淀剂，加入微量醋酸钠时，能够制备得到一种比表面积和比容量大的钴酸镍纳米材料，比容量达到1880-2030F/g。当加入微量醋酸钠时，相对于不加醋酸钠，制备得到的钴酸镍纳米材料比容量提高35％以上，申请人推测醋酸钠在此起到了助剂的作用。
作为优选，所述混合溶液中镍原子与钴原子的物质的量比为0.97-1.04:2。镍离子与钴离子的摩尔比为1:2时，钴镍原子正好全部形成NiCo2O4，但不排除工艺条件限制使钴镍原子损失，此时可以适当调整两者配比，但是需要使其在0.97-1.04:2之间。
作为优选，步骤(1)中所述Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O、尿素和醋酸钠的摩尔比为1:2:(10-15)：0.02，镍离子在所述混合溶液中的摩尔浓度为0.25mol/L。
镍离子和钴离子浓度的大小也会影响最终产品的性能，经实验，当镍离子在本发明的混合溶液中摩尔浓度为0.25mol/L时，得到的产品的比表面积和比容量值最大。
作为优选，步骤(2)中混合溶液在反应釜中恒温反应的温度为130-150℃，反应时间为16-24小时。
作为优选，步骤(2)中所述洗涤是先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次。
作为优选，步骤(2)中所述烘干是在66-74℃下真空恒温干燥12-16h。
本发明还提供应用所述的方法制备得到的超级电容器电极材料，所述超级电容器电极材料为钴酸镍纳米材料。
本发明还提供上述钴酸镍纳米材料在制备超级电容器电极中的应用。
本发明以Ni(NO3)2·6H2O和Co(NO3)2·6H2O为反应原料，以三乙醇胺和水为混合溶剂，以尿素为沉淀剂，通过溶剂热法制备得到前驱体后，进而制备得到一种用于超级电容器的电极材料，具体为NiCo2O4纳米材料，纯度高、比表面积大(67m2/g)，比容量高，制备方 法简单、产品成本低、适合大规模生产，对于NiCo2O4的进一步开发、应用起到一定的推动作用。
本发明的用于超级电容器的电极材料在充放电测试中，电流密度为0.5A/g时，比容量值达到了比较高的值2030F/g，电流密度为1A/g时，比容量值为1670F/g；经过3500次充放电测试之后比容量仍保持在92％以上，能够作为一种良好的超级电容器电极材料使用。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是实施例1中制备的用于超级电容器的电极材料的X-射线衍射图，其中：横坐标是衍射角度(2θ)，纵坐标是相对衍射强度。
具体实施方式
以下的实施例仅为本发明的较优实施例，不应理解为对本发明的限定。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。实验中所用原料：Ni(NO3)2·6H2O和Co(NO3)2·6H2O均为分析纯。
实施例1
本发明的用于超级电容器的电极材料的制备方法步骤如下：
(1)将2.9gNi(NO3)2·6H2O(含镍离子0.01mol)和5.8g Co(NO3)2·6H2O(含钴离子0.02mol)溶解在三乙醇胺和水的混合溶剂中，三乙醇胺的体积为20ml，去离子水的体积为20ml，再向其中加入6.0g尿素和0.016g醋酸钠使其完全溶解，得到混合溶液；
(2)将得到的混合溶液转移至反应釜中，加热至130℃恒温反应19h；待反应结束后将前驱体溶液冷却至室温，将所得产物先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，并在70℃条件下真空恒温干燥13h，得到前驱体；
(3)将所得前驱体置于管式炉中在空气中经370℃恒温热处理2h后，得到钴酸镍纳米材料。热处理的升温速度为1℃/分钟。
将上述制备的钴酸镍纳米材料进行充放电实验，电流密度为0.5A/g时，比容量值达到了比较高的值2030F/g，电流密度为1A/g时，比容量值为1670F/g；经过3500次充放电测试之后比容量仍保持在92％以上。
实施例2
本发明的用于超级电容器的电极材料的制备方法步骤如下：
(1)将2.9gNi(NO3)2·6H2O(含镍离子0.01mol)和5.8g Co(NO3)2·6H2O(含钴离子0.02mol)溶解在三乙醇胺和水的混合溶剂中，三乙醇胺的体积为11.4ml，去离子水的体积为28.6ml，再向其中加入20g尿素和0.016g醋酸钠使其完全溶解，得到混合溶液；
(2)将得到的混合溶液转移至反应釜中，加热至150℃恒温反应16h；待反应结束后将前驱体溶液冷却至室温，将所得产物先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，并在66℃条件下真空恒温干燥15h，得到前驱体；
(3)将所得前驱体置于管式炉中在空气中经390℃恒温热处理2h后，得到钴酸镍纳米材料。热处理的升温速度为2℃/分钟。
将上述制备的钴酸镍纳米材料进行充放电实验，电流密度为0.5A/g时，比容量值达到了比较高的值1880F/g，电流密度为1A/g时，比容量值为1390F/g；经过3500次充放电测试之后比容量仍保持在90％以上。
实施例3
本发明的用于超级电容器的电极材料的制备方法步骤如下：
(1)将2.9gNi(NO3)2·6H2O(含镍离子0.01mol)和5.8g Co(NO3)2·6H2O(含钴离子0.02mol)溶解在三乙醇胺和水的混合溶剂中，三乙醇胺的体积为15ml，去离子水的体积为25ml，再向其中加入8.0g尿素和0.016g醋酸钠使其完全溶解，得到混合溶液；
(2)将得到的混合溶液转移至反应釜中，加热至130℃恒温反应24h；待反应结束后将前驱体溶液冷却至室温，将所得产物先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，并在74℃条件下真空恒温干燥12h，得到前驱体；
(3)将所得前驱体置于管式炉中在空气中经360℃恒温热处理2h后，得到钴酸镍纳米材料。热处理的升温速度为2℃/分钟。
将上述制备的钴酸镍纳米材料进行充放电实验，电流密度为0.5A/g时，比容量值达 到了比较高的值1920F/g，电流密度为1A/g时，比容量值为1410F/g；经过3500次充放电测试之后比容量仍保持在91％以上。
实施例4
本发明的用于超级电容器的电极材料的制备方法步骤如下：
(1)将2.9gNi(NO3)2·6H2O(含镍离子0.01mol)和5.8g Co(NO3)2·6H2O(含钴离子0.02mol)溶解在三乙醇胺和水的混合溶剂中，三乙醇胺的体积为17.8ml，去离子水的体积为22.2ml，再向其中加入9.0g尿素和0.016g醋酸钠使其完全溶解，得到混合溶液；
(2)将得到的混合溶液转移至反应釜中，加热至140℃恒温反应20h；待反应结束后将前驱体溶液冷却至室温，将所得产物先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，并在72℃条件下真空恒温干燥16h，得到前驱体；
(3)将所得前驱体置于管式炉中在空气中经380℃恒温热处理2h后，得到钴酸镍纳米材料。热处理的升温速度为1℃/分钟。
将上述制备的钴酸镍纳米材料进行充放电实验，电流密度为0.5A/g时，比容量值达到了比较高的值1970F/g，电流密度为1A/g时，比容量值为1480F/g；经过3500次充放电测试之后比容量仍保持在90％以上。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于超级电容器的电极材料的制备方法，其特征在于：步骤如下：
（1）将Ni(NO3)2·6H2O和Co(NO3)2·6H2O溶解在三乙醇胺和水的混合溶剂中，再向其中加入尿素和醋酸钠使其完全溶解，得到混合溶液；所述三乙醇胺和水的体积比为2-5:5；所述混合溶液中镍离子与钴离子的物质的量比为0.97-1.04:2；所述Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O、尿素和醋酸钠的摩尔比为1:2:（10-15）：0.02，镍离子在所述混合溶液中的摩尔浓度为0.25mol/L；
（2）将得到的混合溶液在反应釜中恒温反应一段时间；然后洗涤，烘干，得到前驱体；所述恒温反应的温度为130-150℃，反应时间为16-24小时；
（3）将前驱体在空气中经360-390℃恒温热处理后，得到超级电容器电极材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）中所述洗涤是先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）中所述烘干是在66-74℃下真空恒温干燥12-16h。
CN201510827919.2A 2015-11-24 2015-11-24 一种用于超级电容器的电极材料及其制备方法 Expired - Fee Related CN105448527B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510827919.2A CN105448527B (zh) 2015-11-24 2015-11-24 一种用于超级电容器的电极材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510827919.2A CN105448527B (zh) 2015-11-24 2015-11-24 一种用于超级电容器的电极材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105448527A CN105448527A (zh) 2016-03-30
CN105448527B true CN105448527B (zh) 2018-02-06

Family

ID=55558609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510827919.2A Expired - Fee Related CN105448527B (zh) 2015-11-24 2015-11-24 一种用于超级电容器的电极材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105448527B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106006763A (zh) * 2016-05-19 2016-10-12 青岛大学 一种钴酸镍纳米晶组装体的制备方法
CN109830380B (zh) * 2019-02-18 2020-11-10 南阳理工学院 一种超级电容器电极材料、制备方法及应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101698516A (zh) * 2009-11-06 2010-04-28 南京大学 空心球形四氧化三铁纳米材料的制法
CN101870495A (zh) * 2010-02-03 2010-10-27 东华大学 醇热法制备钴掺杂氧化锌(CoxZn1-xO)多功能磁性纳米粉体的方法
CN102465341A (zh) * 2010-11-17 2012-05-23 中国科学院大连化学物理研究所 微米级花状复合金属氧化物的制备方法
CN103107025A (zh) * 2013-02-25 2013-05-15 东华大学 一种超级电容器电极材料NiCo2O4的制备方法
CN103979618A (zh) * 2014-05-05 2014-08-13 同济大学 一种超级电容器用钴酸镍纳米材料的合成方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101698516A (zh) * 2009-11-06 2010-04-28 南京大学 空心球形四氧化三铁纳米材料的制法
CN101870495A (zh) * 2010-02-03 2010-10-27 东华大学 醇热法制备钴掺杂氧化锌(CoxZn1-xO)多功能磁性纳米粉体的方法
CN102465341A (zh) * 2010-11-17 2012-05-23 中国科学院大连化学物理研究所 微米级花状复合金属氧化物的制备方法
CN103107025A (zh) * 2013-02-25 2013-05-15 东华大学 一种超级电容器电极材料NiCo2O4的制备方法
CN103979618A (zh) * 2014-05-05 2014-08-13 同济大学 一种超级电容器用钴酸镍纳米材料的合成方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105448527A (zh) 2016-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105399150B (zh) 一种钴酸镍纳米材料及其制备方法和应用
CN105399151B (zh) 一种钴酸镍纳米材料的制备方法
CN105399152B (zh) 一种钴酸镍纳米材料的溶剂热制备方法
CN104291385A (zh) 钴酸镍介孔微球及其制备方法
CN105460983B (zh) 一种超级电容器用钴酸镍纳米材料的制备方法
CN101381110B (zh) 一种碳热还原制备四氧化三铁纳米粉末的方法
CN106430304B (zh) 一种高比表面耐高温铈锆固溶体的制备方法
CN103466701A (zh) 一种固相化学反应制备三氧化二铋纳米线的方法
CN105448527B (zh) 一种用于超级电容器的电极材料及其制备方法
CN103145175A (zh) 一种小尺寸纳米氧化锌粉末的制备方法
CN105439213B (zh) 一种纳米钴酸镍及其制备方法
CN106268887B (zh) 一种复合光催化剂CdS/LaPO4及其制备方法和应用
CN110436529A (zh) 一种可用于磁热疗的Fe3O4纳米棒材料的制备方法
CN102000342B (zh) 超顺磁性导电纳米γ-氧化铁/聚苯胺-地塞米松磷酸钠的制备方法
CN104843802B (zh) 一种微米级超顺磁四氧化三铁微球的制备方法
CN105417591B (zh) 一种溶剂热法制备钴酸镍纳米材料的方法
CN109100405A (zh) 一种氧空位浓度可调的氮掺杂多孔C@CeO2-x纳米复合材料的制备方法及应用
CN105399149B (zh) 一种超级电容器电极材料的制备方法
CN105460982B (zh) 一种大量制备分等级多孔钴酸镍纳米空心盒的方法
CN101850253B (zh) 含无机物扩孔剂的铜基催化剂及其制备方法
CN105417590B (zh) 一种合成钴酸镍尖晶石的方法
CN107021520B (zh) 一种氧化钇粉体及其制备方法
CN103466706B (zh) 一种固相化学反应制备层状五氧化二钒纳米材料的方法
CN106783237B (zh) 一种Co-Fe合金/石墨烯复合材料及其制备方法和应用
CN105251421A (zh) 一种微米级氧化铈微球的低温制备方法

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: 20191011

Address after: NO.402, unit 4, building 34, No.129 Wenquan Road, Zhaoyuan City, Yantai City, Shandong Province

Patentee after: Wang Yucong

Address before: 266199, room 2, building 320, No. nine, No. 202 East water road, Licang District, Shandong, Qingdao

Co-patentee before: Lin Zhan

Patentee before: QINGDAO NENGXUN NEW ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180206

Termination date: 20211124

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee