CN113066675A - 一种超级电容器电极材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于超级电容器材料领域，提明公开一种用于超级电容器电极材料的制备方法。本发明侧重点在于以下两个方面：1.提高纳米复合电极的电化学性能；2.改善纳米复合电极形貌，大大增大比表面积，增加更多的活性位点，提高超级电容器的循环性能。该方法以导电材料作为集流体，采用电化学沉积的方法在所属集流体表面沉积金属硒化物纳米层。本发明制备方法使用的设备投资少、能耗低，并且原料价格低廉，制备方法简便；该方法制得得电极材料具有比容量高、循环稳定性优异、机械性能稳定得特点，通过调整工艺和原料比例，能够针对不同得超级电容器要求定制合适的纳米电极材料，易于进行产业化和大规模的生产。

Description

一种超级电容器电极材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料领域，涉及电化学技术，具体涉及一种超级电容器电极材料及其制备方法。
背景技术
随着全球能源需求的日益增长，我们不得不面对能源短缺和能源价格上涨等问题。煤炭石油等能源属于不可再生能源，随着使用量的增大，储量会越来越少，而风能、太阳能等可再生资源如何良好的储存和提高其的使用效率就成了国内外越来越关注的焦点。而作为一种新型储能装置，超级电容器由于其有很高的功率密度，很快的充放电速率和很长的循环寿命受到了广泛的关注。超级电容器，又叫电化学电容器、黄金电容、法拉电容，包括双电层电容器和赝电容器，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。而超级电容器电极材料则是超级电容器性能的关键物质，其性能也决定这超级电容器的性能。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种超级电容器电极材料及其制备方法，所述电极材料为集流体/过渡金属硒化物薄膜的电极材料，其具有较高的质量比电容以及良好的循环性能，具有广阔的应用前景。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种超级电容器电极材料及其制备方法，其特征，包括以下步骤：
步骤(1)：将二价金属镍盐、二氧化硒(SeO2)、氯化锂(LiCl)按照一定的比例混合制备电解液。
步骤(2)：集流体作为工作阳极，铂片作为工作阴极，在所述工作阳极与工作阴极间通入电流，进行恒流电化学沉积。
进一步地，步骤(1)中的二价金属镍盐为醋酸镍、硫酸镍、硝酸镍、氯化镍中的一种。
进一步地，步骤(1)中电解液为0.01-5mol/L的二价金属镍盐、0.01-5mol/L的二氧化硒，0.5-250mol/L的氯化锂。
进一步地，步骤(2)中所述集流体为泡沫镍、铜箔、钛板、碳布、玻璃的一种。
进一步地，步骤(2)之前包括对所述集流体表面进行处理，经盐酸去除表面氧化物，分别用丙酮、乙醇、去离子水超声处理，超声时间为5-60分钟。
进一步地，步骤(2)中以集流体为工作阳极，铂片为工作阴极，电极间距离为0.1-20cm。
进一步地，步骤(2)中恒流电沉积的电流为0.15-5A/dm2，沉积时长为2-30分钟。
进一步地，步骤(2)中电沉积后的集流体取出用去离子水冲洗数次，然后在干燥箱内烘干。
以下介绍本发明方法的实施例：
实施例1：
(1)选择厚度约为100um的泡沫镍，将其剪成1cm×2cm的长方形，将表面经盐酸、丙酮、乙醇超声处理15分钟后，用去离子水冲洗2-3次，取出干燥后备用。
(2)将0.01mol/L的NiCl2·6H2O、0.01mol/L的SeO2、0.25mol/L的LiCl溶液进行混合，再搅拌均匀。
(3)以泡沫镍作为工作阳极，泡沫镍为工作阴极，电极之间距离为0.1cm，在工作阳极和工作阴极间通入电流密度为0.15A/dm2的直流电,进行电化学沉积，沉积时间为1-15分钟。沉积结束后取出集流体，用去离子水冲洗数次，然后在50℃的烘箱中干燥1小时，得到多孔纳米硒化镍电极。调控沉积时间，碳纳米管阵列表面形成不同厚度的NiSe纳米层。
实施例2：
(1)选择厚度约为50um的钛板，将其剪成2cm×3cm的长方形，将表面经盐酸、丙酮、乙醇超声处理15分钟后，用去离子水冲洗2-3次，取出干燥后备用。
(2)将0.3mol/L的Ni(CH2COOH)2·6H2O、0.3mol/L的SeO2、0.5mol/L的LiCl溶液进行混合，再搅拌均匀。
(4)以钛板作为工作阳极，铂片为工作阴极，电极之间距离为1cm，在工作阳极和工作阴极间通入电流密度为0.5A/dm2的直流电,进行电化学沉积，沉积时间为5-15分钟。沉积结束后取出集流体，用去离子水冲洗数次，然后在60℃的烘箱中干燥2小时，得到多孔纳米硒化镍电极。调控沉积时间，碳纳米管阵列表面形成不同厚度的NiSe纳米层。
实施例3：
选择ITO导电玻璃(玻璃表面溅镀一层ITO膜)作为集流体
(1)将ITO导电玻璃置于丙酮、乙醇超声处理20分钟后，用去离子水冲洗2-3次，取出干燥后备用。
(2)将1.0mol/L的NiCl2·6H2O、1.0mol/L的SeO2、2.5mol/L的LiCl溶液进行混合，再搅拌均匀。
(3)以导电玻璃作为工作阳极，铂片为工作阴极，电极之间距离为5cm，在工作阳极和工作阴极间通入电流密度为2A/dm2的直流电,进行电化学沉积，沉积时间为5-15分钟。沉积结束后取出集流体，用去离子水冲洗2次，然后在120℃的烘箱中干燥30分钟，得到多孔纳米硒化镍薄膜。调控沉积时间，集流体表面形成不同厚度的NiSe纳米层。
实施例4：
选择碳布作为集流体
(1)，将其剪成10cm×25cm的长方形，将表面经盐酸、丙酮、乙醇超声处理15分钟，用去离子水冲洗2-3次，待干燥后备用。
(2)将5.0mol/L的NiCl2·6H2O、5.0mol/L的SeO2、8.0mol/L的LiCl溶液进行混合，再搅拌均匀。
(4)以碳布作为工作阳极，铂片为工作阴极，电极之间距离为20cm，在工作阳极和工作阴极间通入电流密度为5A/dm2的直流电,进行电化学沉积，沉积时间为10-30分钟。沉积结束后取出集流体，用去离子水冲洗数次，然后在70℃的烘箱中干燥12小时，得到多孔纳米硒化镍电极。调控沉积时间，碳纳米管阵列表面形成不同厚度的NiSe纳米层。

Claims (8)

1.根据权利要求1所述的一种超级电容器电极材料及其制备方法。其特征在于，包括如下步骤：
将二价金属镍盐、二氧化硒(SeO2)、氯化锂(LiCl)按照一定的比例混合制备电解液。
以集流体作为工作阳极，铂片作为工作阴极，在所述工作阳极与工作阴极间通入电流，进行恒流电化学沉积。
2.根据权利要求1所述的一种超级电容器电极材料及其制备方法。其特征在于，电解液中包含浓度为0.01-5mol/L的金属盐溶液和0.01-5mol/L的二氧化硒(SeO2)。
3.根据权利要求1所述的一种超级电容器电极材料及其制备方法。其特征在于，其支持电解质LiCl的浓度为0.5-250mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种超级电容器电极材料及其制备方法。其特征在于，所述电极材料的衬底为导电集流体，为泡沫镍、铜箔、钛片、导电玻璃、碳布的一种。
5.根据权利要求1所述的一种超级电容器电极材料及其制备方法。其特征在于，所述集流体的厚度为1-1500μm。
6.根据权利要求1所述的一种超级电容器电极材料及其制备方法。其特征在于，所述金属盐为硝酸镍、硫酸镍、醋酸镍、氯化镍的一种。
7.根据权利要求1所述的一种超级电容器电极材料及其制备方法。其特征在于，集流体为工作阳极，铂片为工作阴极，电极间距离为0.1-20cm。
8.根据权利要求1所述的一种超级电容器电极材料及其制备方法。其特征在于，恒流电沉积的电流大小为0.15-5A/dm2，沉积时长为1-30分钟。
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