CN105655142A - 基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器及制备方法 - Google Patents

基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器及制备方法。本发明的基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器包括正极,负极,电解质溶液和隔膜,正极采用3DSG/Ni(OH)2复合材料,负极采用3DMG/Ni(OH)2复合材料,电解质溶液采用氢氧化钾。本发明的制备方法包括正极3DSG/Ni(OH)2复合材料的制备,负极3DMG/Ni(OH)2复合材料的制备,电解质溶液氢氧化钾的配制和电容器的组装。本发明具有高循环效率,高Ni(OH)2利用率,高导电性,高电容量。可用于储能元件的制备。

Description

基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器及制备方法
技术领域
本发明属于电子技术领域,更进一步涉及电容器制备技术领域中的一种基于三维单孔石墨烯/氢氧化镍/三维多孔石墨烯3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器及制备方法。本发明可用于储能元件的制备。
背景技术
超级电容具有循环寿命长,充放电时间短,温度特性好,免维护和绿色环保等特点。超级电容包括双电层型超级电容、赝电容型超级电容和非对称型超级电容,非对称性超级电容具有较高的电容量,几乎是具有相同碳电极的对称型双电层电容器容量的两倍。氢氧化镍具有高的理论电容量及低的造价,被广泛的应用于超级电容及电池等储能器件中。
三峡大学申请的专利“一种非对称超级电容器及其制备方法”(申请号201510057777.6,公布号CN104795243A)中公开了一种非对称超级电容器及其制备方法。该电容器包括正极极片、负极极片、电解液、隔膜以及封装膜;正极极片为氢氧化镍,基底为泡沫镍或钛片,其特征是负极活性材料为镍铁层状双金属氢氧化物,基底为泡沫镍或钛片,电解液采用氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸钠或硫酸钾溶液。该非对称超级电容器的制备方法,包括正极极片、负极极片的制备,电解液的配置以及电容器的组装。该非对称超级电容器虽然电压窗口较宽,比电容较高,制备方法简单易操作,成本低。但是,该方法仍然存在的不足之处是:其一,该电容器采用氢氧化镍作为正极极片,氢氧化镍单一作为电极时无法高效地进行电荷的传输反应,使在衬底接触电极时其电容大大降低;其二,该电容器采用单一的氢氧化镍作为正极极片,电循环效率不高。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中存在的问题,提出一种以三维石墨烯、氢氧化镍为主要原料制备基于三维单孔石墨烯/氢氧化镍/三维多孔石墨烯3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器的方法。
为实现上述目的,本发明的具体思路是:首先,制备三维单孔石墨烯/氢氧化镍3DSG/Ni(OH)2作为正极;然后,制备三维多孔石墨烯/氢氧化镍3DMG/Ni(OH)2作为负极;最后将正极和负极组装起来,充入电解质溶液氢氧化钾,正负极之间用隔膜隔开,制备得到基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器。
本发明的基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器包括正极,负极,电解质溶液和隔膜,正极采用3DSG/Ni(OH)2复合材料,负极采用3DMG/Ni(OH)2复合材料。
本发明制备3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器方法的具体步骤如下:
(1)基底预处理:
(1a)利用压平机将2片厚度为1.6mm的泡沫镍压薄,得到2片厚度为0.25mm的泡沫镍薄片;
(1b)用乙醇、去离子水、5MHCl溶液分别清洗2片泡沫镍薄片后,再用去离子水分别将2片泡沫镍薄片清洗干净,将2片泡沫镍薄片分别作为正极基底泡沫镍薄片和负极基底泡沫镍薄片;
(2)制备负极基底骨架:
(2a)采用电化学三电极法,将负极基底泡沫镍薄片置于CuSO4·5H2O和HBO3的混合溶液中,加电化学沉积电压,沉积50~150分钟,得到负极基底覆盖铜的泡沫镍薄片;
(2b)将覆盖铜的泡沫镍薄片置于化学气相沉积CVD管式炉的恒温区中,通入5sccm氩气和1sccm氢气,进行1100℃的高温退火0.5~2小时,得到负极基底铜镍合金;
(2c)采用电化学三电极法,将负极基底铜镍合金置于CuSO4·5H2O和HBO3的混合溶液中,加腐蚀电压,腐蚀三维铜镍合金骨架500~1500秒,得到具有多通道孔网状结构的负极基底骨架三维多孔铜镍合金;
(3)制备自支撑正负极基底:
(3a)采用化学气相沉积法,将三维多孔铜镍合金骨架和负极基底泡沫镍薄片分别置于化学气相沉积CVD系统管式炉的恒温区内,通入20sccm氩气和氢气的混合气体5~10分钟;
(3b)将管式炉加热至600℃时,通入2~20sccm乙烯,保持气氛不变,生长5~10个小时;
(3c)采用迅速降温的方式,将管式炉温度降为室温后,取出管式炉中的样品,得到负极基底3DMG/铜镍合金和正极基底3DSG/泡沫镍薄片;
(3d)分别将负极基底3DMG/铜镍合金和正极基底3DSG/泡沫镍薄片置于0.5~2M氯化铁和1~3M盐酸的混合溶液中,保持混合溶液温度为60~80℃,腐蚀24小时,得到自支撑负极基底3DMG和正极基底3DSG;
(4)制备正负极:
(4a)分别将自支撑负极基底3DMG和正极基底3DSG用去离子水冲洗干净,得到负极基底3DMG和正极基底3DSG;
(4b)将负极基底3DMG和正极基底3DSG分别置于4M硝酸溶液中浸泡两个小时,分别取出后用去离子水清洗干净,得到负极基底3DMG和正极基底3DSG;
(4c)将氯化镍和尿素的混合溶液放入高压釜中,分别将负极基底3DMG和正极基底3DSG浸入氯化镍和尿素的混合溶液中,生长20~30分钟;
(4d)分别取出浸泡在氯化镍和尿素的混合溶液中的负极基底3DMG和正极基底3DSG,自然降温至室温后,分别用去离子水冲洗干净,并在真空干燥箱60℃下烘干,得到正极3DSG/Ni(OH)2复合材料和负极3DMG/Ni(OH)2复合材料;
(5)组装电容器:
将正极3DSG/Ni(OH)2复合材料和负极3DMG/Ni(OH)2复合材料组装起来,充入3M氢氧化钾溶液作为电解质溶液,中间用隔膜隔开,得到3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
第一、由于本发明的电容器正极采用3DSG/Ni(OH)2复合材料,负极采用3DMG/Ni(OH)2复合材料,克服了现有技术中电容器电极材料比表面积低的不足,使得本发明具有高Ni(OH)2利用率,高导电性的的优点。
第二、由于本发明制备电容器的方法中直接在具有多孔网状结构的三维石墨烯骨架上生长氢氧化镍,制备三维石墨烯/Ni(OH)2复合材料,克服了现有技术中电容器采用氢氧化镍作为电极时无法高效地进行电荷的传输,使在衬底接触电极时其电容大大降低的不足,使得本发明具有多重传输通道,高电荷和离子传输效率,高电容量的优点。
第四、由于本发明制备电容器的方法中直接在三维石墨烯骨架上生长氢氧化镍,克服了现有技术中电容器采用单一的氢氧化镍作为正极极片,电循环效率不高的不足,使得本发明具有高循环效率的优点。
附图说明
图1是本发明电容器的结构示意图;
图2是本发明电容器的制备流程图;
图3是本发明中3DMG/Ni(OH)2复合材料在20A/g的扫描电流密度下,循环次数与比电容的关系曲线图。
具体实施方式:
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白,以下结合附图和实施例对本发明进行进一步详细说明。
参照附图1,图中三维单孔石墨烯/氢氧化镍为正极,三维多孔石墨烯/氢氧化镍为负极,氢氧化钾为电解质溶液,隔膜在正负极中间,被电解质溶液包围。
参照附图2,本发明具体步骤如下:
步骤1:基底预处理。
利用压平机将2片厚度为1.6mm的泡沫镍压薄,得到2片厚度为0.25mm的泡沫镍薄片,然后用乙醇、去离子水、5MHCl溶液分别清洗2片泡沫镍薄片后,最后用去离子水分别将2片泡沫镍薄片清洗干净,将2片泡沫镍薄片分别作为正极基底泡沫镍薄片和负极基底泡沫镍薄片。
步骤2:制备负极基底骨架。
采用电化学三电极法,其中工作电极为泡沫镍薄片,参比电极为Ag/AgCl,辅助电极为Pt,将负极基底泡沫镍薄片置于0.5~3M的CuSO4·5H2O和1~2M的HBO3的混合溶液中,加-2~-0.2V的电化学沉积电压,沉积100~150分钟,得到负极基底覆盖铜的泡沫镍薄片,然后,将覆盖铜的泡沫镍薄片置于化学气相沉积CVD管式炉的恒温区中,通入5sccm氩气和1sccm氢气,进行1100℃的高温退火0.5~2小时,得到负极基底铜镍合金。
采用电化学三电极法,将负极基底铜镍合金置于0.5~3M的CuSO4·5H2O和1~2M的HBO3的混合溶液中,加0.2~1V的腐蚀电压,腐蚀三维铜镍合金骨架500~1500秒,得到具有多通道孔网状结构的负极基底骨架三维多孔铜镍合金。
步骤3:制备自支撑正负极基底。
采用化学气相沉积法,将三维多孔铜镍合金骨架和负极基底泡沫镍薄片分别置于化学气相沉积CVD系统管式炉的恒温区内,通入20sccm氩气和氢气的混合气体5~10分钟,然后将管式炉加热至600℃时,通入2~20sccm乙烯,保持气氛不变,生长5~10个小时,最后采用迅速降温的方式,将管式炉温度降为室温后,取出管式炉中的样品,得到负极基底3DMG/铜镍合金和正极基底3DSG/泡沫镍薄片。
分别将负极基底3DMG/铜镍合金和正极基底3DSG/泡沫镍薄片置于0.5~2M氯化铁和1~3M盐酸的混合溶液中,保持混合溶液温度为60~80℃,腐蚀24小时,得到自支撑负极基底3DMG和正极基底3DSG。
步骤4:制备正负极。
分别将自支撑负极基底3DMG和正极基底3DSG用去离子水冲洗干净,得到负极基底3DMG和正极基底3DSG,然后将负极基底3DMG和正极基底3DSG分别置于4M硝酸溶液中,保持溶液温度为60℃,浸泡两个小时,分别取出后用去离子水清洗干净,得到负极基底3DMG和正极基底3DSG。
将7mM的氯化镍和40mM的尿素的混合溶液放入高压釜中,分别将负极基底3DMG和正极基底3DSG浸入氯化镍和尿素的混合溶液中,保持溶液温度为160~180℃,生长2~8个小时。
分别取出浸泡在氯化镍和尿素的混合溶液中的负极基底3DMG和正极基底3DSG,自然降温至室温后,分别用去离子水冲洗干净,并在真空干燥箱60℃下烘干,得到正极3DSG/Ni(OH)2复合材料和负极3DMG/Ni(OH)2复合材料。
步骤5:组装电容器。
将正极3DSG/Ni(OH)2复合材料和负极3DMG/Ni(OH)2复合材料组装起来,充入3M氢氧化钾溶液作为电解质溶液,中间用隔膜隔开,得到3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器。
附图3是本发明在施加不同放电电流后,测得的孔径大小为5μm的3DMG/Ni(OH)2和3DSG/Ni(OH)2的比电容变化曲线。图3中,以倒三角标示的曲线是3DSG/Ni(OH)2复合材料在Ni(OH)2生长20分钟时的比电容变化曲线图;以正三角标示的曲线是3DSG/Ni(OH)2复合材料在Ni(OH)2生长30分钟时的比电容变化曲线图;以圆圈标示的曲线是3DMG/Ni(OH)2复合材料在Ni(OH)2生长20分钟时的比电容变化曲线图;以正方形标示的曲线是3DSG/Ni(OH)2复合材料在Ni(OH)2生长30分钟时的比电容变化曲线图。由图3可以看出3DMG/Ni(OH)2复合材料在1A/g的放电电流下,比电容为981F/g,说明本发明具有较高存储能力。
实施例1:基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器的制备。
步骤一:基底预处理。
利用压平机将2片厚度为1.6mm的泡沫镍压薄,得到2片厚度为0.25mm的泡沫镍薄片,然后用乙醇、去离子水、5MHCl溶液分别清洗2片泡沫镍薄片后,最后用去离子水分别将2片泡沫镍薄片清洗干净,将2片泡沫镍薄片分别作为正极基底泡沫镍薄片和负极基底泡沫镍薄片。
步骤二:制备负极基底骨架。
采用电化学三电极法,其中工作电极为泡沫镍薄片,参比电极为Ag/AgCl,辅助电极为Pt,将负极基底泡沫镍薄片置于2M的CuSO4·5H2O和1M的HBO3的混合溶液中,加-1V的电化学沉积电压,沉积100分钟,得到负极基底覆盖铜的泡沫镍薄片,然后,将覆盖铜的泡沫镍薄片置于化学气相沉积CVD管式炉的恒温区中,通入5sccm氩气和1sccm氢气,进行1100℃的高温退火1小时,得到负极基底铜镍合金。
采用电化学三电极法,将负极基底铜镍合金置于2M的CuSO4·5H2O和1M的HBO3的混合溶液中,加0.6V的腐蚀电压,腐蚀三维铜镍合金骨架1000秒,得到具有多通道孔网状结构的负极基底骨架三维多孔铜镍合金。
步骤三:制备自支撑正负极基底。
采用化学气相沉积法,将三维多孔铜镍合金骨架和负极基底泡沫镍薄片分别置于化学气相沉积CVD系统管式炉的恒温区内,通入20sccm氩气和氢气的混合气体6分钟,然后将管式炉加热至600℃时,通入10sccm乙烯,保持气氛不变,生长10个小时,最后采用迅速降温的方式,将管式炉温度降为室温后,取出管式炉中的样品,得到负极基底3DMG/铜镍合金和正极基底3DSG/泡沫镍薄片。
分别将负极基底3DMG/铜镍合金和正极基底3DSG/泡沫镍薄片置于1M氯化铁和2M盐酸的混合溶液中,保持混合溶液温度为80℃,腐蚀24小时,得到自支撑负极基底3DMG和正极基底3DSG。
步骤四:制备正负极。
分别将自支撑负极基底3DMG和正极基底3DSG用去离子水冲洗干净,得到负极基底3DMG和正极基底3DSG,然后将负极基底3DMG和正极基底3DSG分别置于4M硝酸溶液中,保持溶液温度为60℃,浸泡两个小时,分别取出后用去离子水清洗干净,得到负极基底3DMG和正极基底3DSG。
将7mM的氯化镍和40mM的尿素的混合溶液放入高压釜中,分别将负极基底3DMG和正极基底3DSG浸入氯化镍和尿素的混合溶液中,保持溶液温度为180℃,生长8个小时。
分别取出浸泡在氯化镍和尿素的混合溶液中的负极基底3DMG和正极基底3DSG,自然降温至室温后,分别用去离子水冲洗干净,并在真空干燥箱60℃下烘干,得到正极3DSG/Ni(OH)2复合材料和负极3DMG/Ni(OH)2复合材料。
步骤五:组装电容器。
将正极3DSG/Ni(OH)2复合材料和负极3DMG/Ni(OH)2复合材料组装起来,充入3M氢氧化钾溶液作为电解质溶液,中间用隔膜隔开,得到3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器。
实施例2:基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器的制备。
步骤A:基底预处理。
利用压平机将2片厚度为1.6mm的泡沫镍压薄,得到2片厚度为0.25mm的泡沫镍薄片,然后用乙醇、去离子水、5MHCl溶液分别清洗2片泡沫镍薄片后,最后用去离子水分别将2片泡沫镍薄片清洗干净,将2片泡沫镍薄片分别作为正极基底泡沫镍薄片和负极基底泡沫镍薄片。
步骤B:制备负极基底骨架。
采用电化学三电极法,其中工作电极为泡沫镍薄片,参比电极为Ag/AgCl,辅助电极为Pt,将负极基底泡沫镍薄片置于3M的CuSO4·5H2O和1.5M的HBO3的混合溶液中,加-0.5V的电化学沉积电压,沉积150分钟,得到负极基底覆盖铜的泡沫镍薄片,然后,将覆盖铜的泡沫镍薄片置于化学气相沉积CVD管式炉的恒温区中,通入5sccm氩气和1sccm氢气,进行1100℃的高温退火1.5小时,得到负极基底铜镍合金。
采用电化学三电极法,将负极基底铜镍合金置于2M的CuSO4·5H2O和1M的HBO3的混合溶液中,加0.4V的腐蚀电压,腐蚀三维铜镍合金骨架1000秒,得到具有多通道孔网状结构的负极基底骨架三维多孔铜镍合金。
步骤C:制备自支撑正负极基底。
采用化学气相沉积法,将三维多孔铜镍合金骨架和负极基底泡沫镍薄片分别置于化学气相沉积CVD系统管式炉的恒温区内,通入20sccm氩气和氢气的混合气体8分钟,然后将管式炉加热至600℃时,通入8sccm乙烯,保持气氛不变,生长10个小时,最后采用迅速降温的方式,将管式炉温度降为室温后,取出管式炉中的样品,得到负极基底3DMG/铜镍合金和正极基底3DSG/泡沫镍薄片。
分别将负极基底3DMG/铜镍合金和正极基底3DSG/泡沫镍薄片置于0.5M氯化铁和1M盐酸的混合溶液中,保持混合溶液温度为70℃,腐蚀24小时,得到自支撑负极基底3DMG和正极基底3DSG。
步骤D:制备正负极。
分别将自支撑负极基底3DMG和正极基底3DSG用去离子水冲洗干净,得到负极基底3DMG和正极基底3DSG,然后将负极基底和正极基底3DSG3DMG分别置于4M硝酸溶液中,保持溶液温度为60℃,浸泡两个小时,分别取出后用去离子水清洗干净,得到负极基底3DMG和正极基底3DSG。
将7mM的氯化镍和40mM的尿素的混合溶液放入高压釜中,分别将负极基底3DMG和正极基底3DSG浸入氯化镍和尿素的混合溶液中,保持溶液温度为160℃,生长8个小时。
分别取出浸泡在氯化镍和尿素的混合溶液中的负极基底3DMG和正极基底3DSG,自然降温至室温后,分别用去离子水冲洗干净,并在真空干燥箱60℃下烘干,得到正极3DSG/Ni(OH)2复合材料和负极3DMG/Ni(OH)2复合材料。
步骤E:组装电容器。
将正极3DSG/Ni(OH)2复合材料和负极3DMG/Ni(OH)2复合材料组装起来,充入3M氢氧化钾溶液作为电解质溶液,中间用隔膜隔开,得到3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器。

Claims (9)

1.一种基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器,包括正极,负极,电解质溶液和隔膜,其特征在于,所述的正极采用3DSG/Ni(OH)2复合材料,所述的负极采用3DMG/Ni(OH)2复合材料。
2.一种基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器制备方法,包括如下步骤:
(1)基底预处理:
(1a)利用压平机将2片厚度为1.6mm的泡沫镍压薄,得到2片厚度为0.25mm的泡沫镍薄片;
(1b)用乙醇、去离子水、5MHCl溶液分别清洗2片泡沫镍薄片后,再用去离子水分别将2片泡沫镍薄片清洗干净,将2片泡沫镍薄片分别作为正极基底泡沫镍薄片和负极基底泡沫镍薄片;
(2)制备负极基底骨架:
(2a)采用电化学三电极法,将负极基底泡沫镍薄片置于CuSO4·5H2O和HBO3的混合溶液中,加电化学沉积电压,沉积50~150分钟,得到负极基底覆盖铜的泡沫镍薄片;
(2b)将覆盖铜的泡沫镍薄片置于化学气相沉积CVD管式炉的恒温区中,通入5sccm氩气和1sccm氢气,进行1100℃的高温退火0.5~2小时,得到负极基底铜镍合金;
(2c)采用电化学三电极法,将负极基底铜镍合金置于CuSO4·5H2O和HBO3的混合溶液中,加腐蚀电压,腐蚀三维铜镍合金骨架500~1500秒,得到具有多通道孔网状结构的负极基底骨架三维多孔铜镍合金;
(3)制备自支撑正负极基底:
(3a)采用化学气相沉积法,将三维多孔铜镍合金骨架和负极基底泡沫镍薄片分别置于化学气相沉积CVD系统管式炉的恒温区内,通入20sccm氩气和氢气的混合气体5~10分钟;
(3b)将管式炉加热至600℃时,通入2~20sccm乙烯,保持气氛不变,生长5~10个小时;
(3c)采用迅速降温的方式,将管式炉温度降为室温后,取出管式炉中的样品,得到负极基底3DMG/铜镍合金和正极基底3DSG/泡沫镍薄片;
(3d)分别将负极基底3DMG/铜镍合金和正极基底3DSG/泡沫镍薄片置于0.5~2M氯化铁和1~3M盐酸的混合溶液中,保持混合溶液温度为60~80℃,腐蚀24小时,得到自支撑负极基底3DMG和正极基底3DSG;
(4)制备正负极:
(4a)分别将自支撑负极基底3DMG和正极基底3DSG用去离子水冲洗干净,得到负极基底3DMG和正极基底3DSG;
(4b)将负极基底3DMG和正极基底3DSG分别置于4M硝酸溶液中浸泡两个小时,分别取出后用去离子水清洗干净,得到负极基底3DMG和正极基底3DSG;
(4c)将氯化镍和尿素的混合溶液放入高压釜中,分别将负极基底3DMG和正极基底3DSG浸入氯化镍和尿素的混合溶液中,生长2~8个小时;
(4d)分别取出浸泡在氯化镍和尿素的混合溶液中的负极基底3DMG和正极基底3DSG,自然降温至室温后,分别用去离子水冲洗干净,并在真空干燥箱60℃下烘干,得到正极3DSG/Ni(OH)2复合材料和负极3DMG/Ni(OH)2复合材料;
(5)组装电容器:
将正极3DSG/Ni(OH)2复合材料和负极3DMG/Ni(OH)2复合材料组装起来,充入3M氢氧化钾溶液作为电解质溶液,中间用隔膜隔开,得到3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器。
3.根据权利要求2所述的基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器制备方法,其特征在于,步骤(2a)中所述的电化学三电极法中的工作电极为负极基底泡沫镍薄片,参比电极为Ag/AgCl,辅助电极为Pt。
4.根据权利要求2所述的基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器制备方法,其特征在于,步骤(2a)、步骤(2c)中所述的CuSO4·5H2O和HBO3的混合溶液是指0.5~3M的CuSO4·5H2O和1~2M的HBO3的混合溶液。
5.根据权利要求2所述的基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器制备方法,其特征在于,步骤(2a)中所述的电化学沉积电压的范围为-2~-0.2V。
6.根据权利要求2所述的基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器制备方法,其特征在于,步骤(2c)中所述的电化学三电极法中的工作电极为负极基底铜镍合金,参比电极为Ag/AgCl,辅助电极为Pt。
7.根据权利要求2所述的基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器制备方法,其特征在于,步骤(2c)中所述的腐蚀电压的范围为0.2~1V。
8.根据权利要求2所述的基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器制备方法,其特征在于,步骤(4b)中所述的4M硝酸溶液的温度为50~70℃。
9.根据权利要求2所述的基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器制备方法,其特征在于,步骤(4c)中所述的氯化镍和尿素的混合溶液为7mM的氯化镍和40mM的尿素的混合溶液,溶液温度为160~180℃。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109772330A (zh) * 2019-02-14 2019-05-21 安庆北化大科技园有限公司 一种硼掺杂氢氧化钴负载于多孔铜基底的多级结构材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103680995A (zh) * 2013-12-26 2014-03-26 福州大学 用于超级电容器的介孔碳/RuO2复合材料及制备方法
CN104064370A (zh) * 2013-03-21 2014-09-24 中国科学院金属研究所 一种实现超级电容器能量密度极大化的方法
US20160086740A1 (en) * 2014-09-24 2016-03-24 Southwest University Multi-layer based new conceptual battery type supercapacitor with high power density and high energy density and method for preparing the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104064370A (zh) * 2013-03-21 2014-09-24 中国科学院金属研究所 一种实现超级电容器能量密度极大化的方法
CN103680995A (zh) * 2013-12-26 2014-03-26 福州大学 用于超级电容器的介孔碳/RuO2复合材料及制备方法
US20160086740A1 (en) * 2014-09-24 2016-03-24 Southwest University Multi-layer based new conceptual battery type supercapacitor with high power density and high energy density and method for preparing the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109772330A (zh) * 2019-02-14 2019-05-21 安庆北化大科技园有限公司 一种硼掺杂氢氧化钴负载于多孔铜基底的多级结构材料及其制备方法
CN109772330B (zh) * 2019-02-14 2021-11-05 安庆北化大科技园有限公司 一种硼掺杂氢氧化钴负载于多孔铜基底的多级结构材料及其制备方法

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