CN112038106A - 一种电极材料及其制备方法和超级电容器电极 - Google Patents
一种电极材料及其制备方法和超级电容器电极 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112038106A CN112038106A CN202010909042.2A CN202010909042A CN112038106A CN 112038106 A CN112038106 A CN 112038106A CN 202010909042 A CN202010909042 A CN 202010909042A CN 112038106 A CN112038106 A CN 112038106A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode material
- electrode
- conductive substrate
- supercapacitor
- cobalt
- 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.)
- Granted
Links
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 22
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 9
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 9
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 8
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 8
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 7
- LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N ammonium fluoride Chemical compound [NH4+].[F-] LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 4
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical group [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc Chemical compound [Zn].CC(O)=O.CC(O)=O ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 claims description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 2
- 229940011182 cobalt acetate Drugs 0.000 claims description 2
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical group [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QAHREYKOYSIQPH-UHFFFAOYSA-L cobalt(II) acetate Chemical compound [Co+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O QAHREYKOYSIQPH-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 claims description 2
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 claims description 2
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 19
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 5
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002057 nanoflower Substances 0.000 abstract description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 abstract description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 3
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 abstract description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 abstract description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 5
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007810 chemical reaction solvent Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910003266 NiCo Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005949 NiCo2O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 1
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 1
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical class Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000011263 electroactive material Substances 0.000 description 1
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/46—Metal oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
- H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
-
- 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)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
本申请属于超级电容器电极材料技术领域。本申请提供了一种电极材料及其制备方法和超级电容器电极，包括导电基底和负载于导电基底的金属化合物，具有纳米花形貌的稳定三维结构，能够有效地增加比表面积，增加氧化还原反应的活性位点，更有利于离子和电子的传输，提高超级电容器的比容量。而且，将电活性纳米结构作为无粘结电极直接生长在导电基底上，无需粘结剂和导电剂，可以有效降低等效串联电阻，改善超级电容器的电化学稳定性和速率性能。本申请的制备工艺简单易行，为电极材料应用在储能器件上进而投入实用中提供了极大的可能。
Description
技术领域
本申请属于超级电容器电极材料技术领域，尤其涉及一种电极材料及其制备方法和超级电容器电极。
背景技术
随着可再生能源需求的不断增长和全球环境问题的日益关注，近年来人们投入了大量精力来开发高效的储能设备。超级电容器(SCs)也被称为电化学电容器，因为具有一些实质性的优点，如快速充电/放电率、高功率密度、长寿命，已被广泛公认为是能源存储设备非常有前景的候选，有利于应用于大功率电子设备、应急电源和混合动力电动汽车等领域。在不同类型的超级电容器中，由类似电池状正极和碳基负极构成的混合SCs引起了人们的极大关注，它可以通过快速氧化还原反应储存能量，以及碳基负极通过快速离子吸附储存能量。混合超级电容器的电容和能量密度比电双层电容器高至少一个数量级，这些优点为提高超级混合电容器的高能量和功率密度提供了一个有前景的策略。混合动力超级电容器的性能与其电池型正极材料的性能密切相关，因此，寻找和设计合适的正极材料是实现混合动力超级电容器优异性能的关键。
由于纳米结构的过渡金属氧化物、氢氧化物及其化合物具有多种价态，以至于促进其快速的法拉第氧化还原反应，所以其在混合电容器正极材料中的应用得到了广泛的关注。尤其是钴和镍基化合物，因为具有良好的电化学活性和理想的活性物质和可通过性，所以它们是混合超级电容器的非常受欢迎的电池型电极材料。
在文献“Hierarchical 3D NiCo2O4 nanoflowers as electrode materials forhigh performance supercapacitors”中，采用NiCo2O4材料制备纳米花形貌电极，其比容量为543F/g，制备得到的超级电容器电极仍存在比容量小，电化学稳定性和倍率性能较差的难题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种电极材料，将其应用于超级电容器电极，具有高比容量、良好的循环性能和优异的倍率性能。
本申请的具体技术方案如下：
本申请提供一种电极材料，包括：导电基底和负载于所述导电基底的金属化合物；
所述电极材料呈纳米花状，所述纳米花的厚度为(70～90)nm。
优选的，所述金属化合物为ZnCoO；
所述导电基底选自泡沫镍或泡沫铜。
本申请中，采用ZnCoO负载于导电基底制得的电极材料呈纳米花状的三维结构，能够有效地增加比表面积，增加氧化还原反应的活性位点，更有利于离子和电子的传输。同时，本申请的电极材料具有较大的电压窗口和比容量，将其应用于超级电容器电极中，提升能量密度，解决了现有超级电容器的能量密度低的技术问题。另外，采用金属化合物直接负载在导电基底上的结构，无需粘结剂和导电剂，可以有效降低等效串联电阻，改善超级电容器的电化学稳定性和速率性能。
本申请还提供一种所述电极材料的制备方法，包括以下步骤：将金属前驱体与导电基底进行水热反应，煅烧，制得所述电极材料。
优选的，所述水热反应的温度为120℃～150℃，时间为6～12h，压强为10-30MPa。
优选的，所述煅烧在惰性气体氛围中进行，煅烧的温度为300℃，时间为2h。更优选的，升温速率为1℃/min。
优选的，所述水热反应之后，煅烧之前，还包括如下步骤：
在真空环境中，于60℃干燥10h。
优选的，所述金属前驱体是由锌源、钴源、NH4F以及尿素在溶剂中混合制备得到的。
优选的，所述锌源选自硝酸锌、氯化锌或醋酸锌，所述钴源选自硝酸钴、氯化钴或醋酸钴。
优选的，所述锌源、钴源、NH4F以及尿素的摩尔比为(1～2):(1～2):(1～2):(1.25～2.5)。
优选的，所述锌源、钴源、NH4F、尿素以及溶剂的用量比为(14.57g～29.14g)：(12.45g～24.90g)：(1.85g～3.70g)：(37.53g～75.06g)：(300mL～350mL)。
更优选的，混合所用的水热釜为聚四氟乙烯内衬的水热釜，水热釜的容积为0.5～1L。
优选的，所述混合是在超声环境中反应15～20分钟。
优选的，所述导电基底经过如下预处理步骤：
将所述导电基底依次在酸性溶液、去离子水以及无水乙醇中超声反应。
优选的，所述酸性溶液为1mol/L的稀盐酸，所述超声反应的时间为15～20分钟。
本申请中，将导电基底预处理，除去表面的氧化层和其他杂质。
本申请还提供一种超级电容器电极，包括所述的电极材料。
本申请中，与传统的电极相比，本申请的超级电容器电极具有良好的机械附着力，快速的电子传输和更有效的离子扩散，且无需粘合剂或导电添加剂。为充分接触电解质提供了理想的条件，防止了在相位变化剧烈频繁的氧化还原反应过程中整个电活性材料发生明显的坍塌和解体，从而为电化学储能带来更高的效率。
综上所述，本申请提供了一种电极材料，包括导电基底和负载于导电基底的金属化合物，具有纳米花形貌的稳定三维结构，能够有效地增加比表面积，增加氧化还原反应的活性位点，更有利于离子和电子的传输，提高超级电容器的比容量。而且，将电活性纳米结构作为无粘结电极直接生长在导电基底上，无需粘结剂和导电剂，可以有效降低等效串联电阻，改善超级电容器的电化学稳定性和速率性能。本申请的电极材料应用于超级电容器电极，拥有很高的比容量和良好的循环性能。
经过测试可知，在高扫速下，本申请的超级电容器电极依然能维持氧化还原峰，在电流密度为1A/g下，其比容量达到了825F/g，具有超高的比容量，稳定的循环性能。本申请的制备工艺简单易行，为电极材料应用在储能器件上进而投入实用中提供了极大的可能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例1中ZnCoO电极材料的SEM图(标尺为50.0μm)；
图2为本申请实施例1中ZnCoO电极材料的SEM图(标尺为3.00μm)；
图3为本申请实施例1中超级电容器电极在不同扫速下的循环伏安图；
图4为本申请实施例1中超级电容器电极在不同电流密度下的恒流充放电图。
具体实施方式
为使得本申请的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1
(1)用精密天平称量以下溶质：14.57g Zn(CH3COO)2·2H2O、12.45g(CH3COO)2Co·4H2O、1.85g NH4F和37.53g尿素。量取300ml去离子水作为溶剂，将溶剂和溶质在磁力搅拌下超声混合20min。
(2)将泡沫镍先后放入1mol/L的稀盐酸、去离子水、无水乙醇中超声20min，用于去除表面氧化层和杂质，得到8.6g预处理过的泡沫镍。
(3)将预处理过的泡沫镍和步骤(1)的溶液一同倒入0.5L的聚四氟乙烯衬底的水热釜，在120℃进行水热反应11.5h，反应的压强为10MPa。反应结束后，让水热釜在室温下自然冷却后取出，用去离子水和无水乙醇清洗，然后在60℃10h的条件下真空干燥。最后将真空干燥后的试样放入管式炉中煅烧，条件是氩气氛围，300℃保持2h，升温速率为1℃/min，得到生长在泡沫镍上的ZnCoO电极材料。
本申请实施例制得的ZnCoO电极材料的SEM图如图1和图2所示，说明本实施例成功制备ZnCoO电极材料，该电极材料具有纳米花状形貌，其厚度为70nm。
采用三电极体系组装超级电容器，测试其电化学性能，其中，铂片电极作为对电极、饱和甘汞电极作为参比电极，制备得到的ZnCoO电极材料作为工作电极，3M KOH溶液为电解液。在Autolab测试系统中测试超级电容器电极的电化学性能，其中充放电电压区间为0～0.5V。
测试结果如图3和图4所示，图3为本申请实施例1中超级电容器电极在不同扫速下的循环伏安图，图4为本申请实施例1中超级电容器电极在不同电流密度下的恒流充放电图。由图可知，在高扫速下，本申请的超级电容器电极依然能维持氧化还原峰。在电流密度为1A/g下，其比容量达到了825F/g，具有超高的比容量，稳定的循环性能。
实施例2
本实施例意在考察水热反应温度对电极材料形貌的影响，制备ZnCoO电极材料以及组装超级电容器的方法与实施例1相同。相比于实施例1，将步骤(3)中，水热反应的温度由120℃调至150℃，其他条件不变。
本申请实施例得到的ZnCoO电极材料具有纳米花状形貌，纳米片间隙变小，纳米片片层之间更加紧密。
以实施例1同样的测试方法，在Autolab测试系统中测试超级电容器电极的电化学性能，本申请的超级电容器电极在电流密度为1A/g下，比容量为780F/g。
实施例3
本实施例意在考察反应溶质的量对电极材料形貌的影响，制备ZnCoO电极材料以及组装超级电容器的方法与实施例1相同。相比于实施例1，将步骤(1)中，反应溶质的质量加倍，调整为29.14g Zn(CH3COO)2·2H2O、24.90g(CH3COO)2Co·4H2O、3.70g NH4F和75.06g尿素，其他条件不变。
本申请实施例得到的ZnCoO电极材料具有纳米花状形貌，轮廓变大，纳米片厚度变大，间隙变小。
以实施例1同样的测试方法，在Autolab测试系统中测试超级电容器电极的电化学性能，本申请的超级电容器电极在电流密度为1A/g下，比容量为753F/g。
实施例4
本实施例意在考察反应溶剂的量对电极材料形貌的影响，制备ZnCoO电极材料以及组装超级电容器的方法与实施例1相同。相比于实施例1，将步骤(1)中，反应溶剂的用量减半，调整为150mL去离子水，其他条件不变。
本申请实施例得到的ZnCoO电极材料的形貌为纳米片层团聚较严重的纳米花状。
以实施例1同样的测试方法，在Autolab测试系统中测试超级电容器电极的电化学性能，本申请的超级电容器电极在电流密度为1A/g下，比容量为705F/g。
对比例1
本对比例意在考察水热反应的时间对电极材料形貌的影响，制备ZnCoO电极材料以及组装超级电容器的方法与实施例1相同。相比于实施例1，将步骤(3)中，水热反应的时间由11.5h变至5h，其他条件不变。
本申请实施例得到的ZnCoO电极材料形貌团聚较为严重，纳米片层还未完全展开。
以实施例1同样的测试方法，在Autolab测试系统中测试超级电容器电极的电化学性能，本申请的超级电容器电极在电流密度为1A/g下，比容量为500F/g。
对比例2
本对比例意在考察水热反应的压强对电极材料形貌的影响，制备ZnCoO电极材料以及组装超级电容器的方法与实施例1相同。相比于实施例1，将步骤(3)中，将水热釜的容量加倍，由0.5L变为1L，水热反应的压强由10MPa变至4MPa，其他条件不变。
由于水热反应压强降低，本申请实施例得到的ZnCoO电极材料未形成完整的纳米花状结构，纳米片呈小而薄，分布稀疏。
以实施例1同样的测试方法，在Autolab测试系统中测试超级电容器电极的电化学性能，本申请的超级电容器电极在电流密度为1A/g下，比容量为625F/g。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种电极材料，其特征在于，包括：导电基底和负载于所述导电基底的金属化合物；
所述电极材料呈纳米花状，所述纳米花的厚度为(70～90)nm。
2.根据权利要求1所述的电极材料，其特征在于，所述金属化合物为ZnCoO；
所述导电基底选自泡沫镍或泡沫铜。
3.一种如权利要求1或2所述电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将金属前驱体与导电基底进行水热反应，煅烧，制得所述电极材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为120℃～150℃，时间为6～12h，压强为10-30MPa。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧在惰性气体氛围中进行，煅烧的温度为300℃，时间为2h。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述金属前驱体是由锌源、钴源、NH4F以及尿素在溶剂中混合制备得到的。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述锌源选自硝酸锌、氯化锌或醋酸锌，所述钴源选自硝酸钴、氯化钴或醋酸钴。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述锌源、钴源、NH4F、尿素以及溶剂的用量比为(14.57g～29.14g)：(12.45g～24.90g)：(1.85g～3.70g)：(37.53g～75.06g)：(300mL～350mL)。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述导电基底经过如下预处理步骤：
将所述导电基底依次在酸性溶液、去离子水以及无水乙醇中超声反应。
10.一种超级电容器电极，其特征在于，包括权利要求1或2所述的电极材料以及权利要求4～9任意一项所述制备方法制备得到的电极材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010909042.2A CN112038106B (zh) | 2020-09-02 | 2020-09-02 | 一种电极材料及其制备方法和超级电容器电极 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010909042.2A CN112038106B (zh) | 2020-09-02 | 2020-09-02 | 一种电极材料及其制备方法和超级电容器电极 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112038106A true CN112038106A (zh) | 2020-12-04 |
| CN112038106B CN112038106B (zh) | 2022-06-24 |
Family
ID=73591413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010909042.2A Active CN112038106B (zh) | 2020-09-02 | 2020-09-02 | 一种电极材料及其制备方法和超级电容器电极 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112038106B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112924508A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-08 | 合肥工业大学 | 尿酸酶蛋白无机杂化纳米花材料、电极、电化学传感器、制备方法及在尿酸监测中的应用 |
| CN113053674A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-06-29 | 中国科学技术大学 | 一种无粘结剂电极材料、其制备方法及应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104465117A (zh) * | 2014-11-08 | 2015-03-25 | 安徽师范大学 | 一种钴酸锌@二氧化锰核壳异质结构纳米管阵列材料、制备方法及其应用 |
| KR20180096250A (ko) * | 2017-02-21 | 2018-08-29 | 영남대학교 산학협력단 | 다공성 아연 코발트 산화물 마이크로 구체 및 그 제조 방법 |
| CN110203976A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-09-06 | 中北大学 | 快速合成雪花状ZnCo2O4-ZnO复合电级材料的制备方法 |
-
2020
- 2020-09-02 CN CN202010909042.2A patent/CN112038106B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104465117A (zh) * | 2014-11-08 | 2015-03-25 | 安徽师范大学 | 一种钴酸锌@二氧化锰核壳异质结构纳米管阵列材料、制备方法及其应用 |
| KR20180096250A (ko) * | 2017-02-21 | 2018-08-29 | 영남대학교 산학협력단 | 다공성 아연 코발트 산화물 마이크로 구체 및 그 제조 방법 |
| CN110203976A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-09-06 | 中北大学 | 快速合成雪花状ZnCo2O4-ZnO复合电级材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| KWANG-SUN RYU等: "Porous thin layered nanosheets assembled ZnCo2O4 grown on Ni-foam as an efficient electrode material for hybrid supercapacitor applications", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY》 * |
| WENJIE MAI等: "An ultra-high energy density flexible asymmetric supercapacitor based on hierarchical fabric decorated with 2D bimetallic oxide nanosheets and MOF-derived porous carbon polyhedra", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A》 * |
| XIAOJUN PAN等: ""Facile hydrothermal synthesis of flowerlike ZnCo2O4 microspheresas binder-free electrodes for supercapacitors", 《MATERIALS LETTERS》 * |
| 王浩伟 等: "添加纳米CeO_2对聚氨酯涂层防腐性能的影响", 《中国腐蚀与防护学报》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112924508A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-08 | 合肥工业大学 | 尿酸酶蛋白无机杂化纳米花材料、电极、电化学传感器、制备方法及在尿酸监测中的应用 |
| CN113053674A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-06-29 | 中国科学技术大学 | 一种无粘结剂电极材料、其制备方法及应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112038106B (zh) | 2022-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108922790B (zh) | 一种复合材料的制备方法和应用 | |
| CN102013330A (zh) | 石墨烯/多孔氧化镍复合超级电容器薄膜及其制备方法 | |
| CN109616331B (zh) | 一种核壳型的氢氧化镍纳米片/锰钴氧化物复合电极材料及其制备方法 | |
| Ye et al. | Facile synthesis of hierarchical CuO nanoflower for supercapacitor electrodes | |
| CN103560019B (zh) | 一种锌离子混合超级电容器 | |
| CN111689523B (zh) | 金属铬掺杂δ-MnO2纳米片的制备方法 | |
| CN112038106B (zh) | 一种电极材料及其制备方法和超级电容器电极 | |
| CN110697795B (zh) | 一种钴基二元金属硫化物及其制备方法和应用 | |
| Meghanathan et al. | Metal-organic framework-derived Nickle Tellurideporous structured composites electrode materials for asymmetric supercapacitor application | |
| Li et al. | Unique 3D bilayer nanostructure basic cobalt carbonate@ NiCo–layered double hydroxide nanosheets on carbon cloth for supercapacitor electrode material | |
| CN108281292B (zh) | 一种Ni-Co-S纳米针阵列的制备方法及其应用 | |
| CN112687477B (zh) | 双过渡金属磷化物石墨烯复合材料CoNiP-rGO的制备方法及其应用 | |
| CN113496823B (zh) | 对称杂化超级电容器及其应用 | |
| CN106710891B (zh) | 一种NiCo2O4/活性炭复合材料的制备方法 | |
| CN110797206B (zh) | 一种Co-Mn-S复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN115995351A (zh) | 一种过渡金属镍掺杂二氧化锰电极材料的制备方法 | |
| CN111847526B (zh) | 一种高容量超级电容器 | |
| CN112420401B (zh) | 一种氧化铋/氧化锰复合型超级电容器及其制备方法 | |
| CN111710532B (zh) | 一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料及其制备和应用 | |
| CN111599600B (zh) | 一种石墨烯/羟基氧化铁/聚苯胺的超级电容器正极材料的制备方法及应用 | |
| CN111326347B (zh) | 一种Zn-Cu-Se复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN110400701B (zh) | 一种超级电容器纳米球形貌电极材料的制备方法 | |
| CN103280340A (zh) | 一种镍基电极材料及其制备方法 | |
| CN114300276A (zh) | 一种Ni-Fe-S@NiCo2O4@NF复合材料及其制备方法与应用 | |
| Qin et al. | Synthesis and characterization of hierarchical NiO/Ni-Co-Mn oxide nanocomposite materials for high performance supercapacitors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |