一种能够增强超级电容器电极导电性且抑制活性物质脱落的电极制作方法技术

本发明专利技术公开了一种能够增强超级电容器电极导电性且抑制活性物质脱落的电极制作方法，包括以下步骤：步骤1，配制获得电沉积液；其中，所述电沉积液含有沉积层金属盐、pH缓冲剂及表面活性剂；步骤2，将超级电容器的电极接在直流电源阴极，沉积层金属片接在直流电源阳极；将超级电容器的电极和沉积层金属片放入步骤1配制获得的电沉积液中，进行电沉积，获得沉积层金属保护的超级电容器的电极。本发明专利技术能够解决现有的超级电容器导电性不高且在活性物质高负载时在反应过程中体积膨胀严重导致的电极开裂与脱落的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种能够增强超级电容器电极导电性且抑制活性物质脱落的电极制作方法
本专利技术属于超级电容器
，特别涉及一种能够增强超级电容器电极导电性且抑制活性物质脱落的电极制作方法。
技术介绍
超级电容器是一种功率密度高、充放电速度快、循环寿命长、工作温度范围宽的储能器件，在交通、国防、通讯等诸多领域得到应用；但超级电容器的能量密度相对与其他储能器件较低，是限制其应用的一大障碍。对于活性碳电极材料，通过增加涂层厚度以提高活性材料占比是提高超级电容器整体能量密度的策略之一；其涂层厚度对其电化学性能有重要影响，厚度增加后，电极的粘接强度也会相应下降，在充放电过程中，电极表面会出现鼓起和脱落的现象，严重影响了器件性能。另外，采用法拉第赝电容材料代替传统的双电层材料是提高超级电容器能量密度的另一种策略。活性材料主要包括RuO2、IrO2、NiO、MnO2、Co3O4、V2O5、WO3、PbO2、SnO2、MoO3、Ni(OH)2、Co(OH)2、NiS、Ni3S2、Ni3S4、Co3S4、MoS2、NiCo2S4、Ti3C2、TiN、VN、Fe2N等金属氧化物、氢氧化物、氮化物、硫化物等，这一类材料的导电性相对较低，且反应时会有较为明显的体积膨胀，因此往往在反应过程中，会有电极材料的开裂与脱落，在电极载量提高时该现象尤为明显，这极大影响了电极的性能。现阶段，对于增强超级电容器电极的导电性且抑制活性物质脱落的电极制作方法，大致集中在用碳涂层、还原氧化石墨烯、碳纳米管或三维泡沫或气凝胶等进行包覆，或者进行结构的设计，将材料合成纳米花、纳米片、纳米笼、中空球及核壳结构等，但这些方法往往工艺复杂，成本较高，无法实现工业化生产，限制其实际应用。综上，亟需一种新的增强超级电容器电极的导电性且抑制活性物质脱落的电极制作方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够增强超级电容器电极导电性且抑制活性物质脱落的电极制作方法，以解决现有的超级电容器导电性不高且在活性物质高负载时在反应过程中体积膨胀严重导致的电极开裂与脱落的技术问题。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的一种能够增强超级电容器电极导电性且抑制活性物质脱落的电极制作方法，包括以下步骤：步骤1，配制获得电沉积液；其中，所述电沉积液含有沉积层金属盐、pH缓冲剂及表面活性剂；步骤2，将超级电容器的电极接在直流电源阴极，沉积层金属片接在直流电源阳极；将超级电容器的电极和沉积层金属片放入步骤1配制获得的电沉积液中，进行电沉积，获得沉积层金属保护的超级电容器的电极。本专利技术的进一步改进在于，步骤2中，超级电容器的电极为多孔碳电极或赝电容型电极。本专利技术的进一步改进在于，步骤1中，沉积层金属为钴或镍。本专利技术的进一步改进在于，步骤1中，所述沉积层金属盐为沉积层金属的硫酸盐、硝酸盐或氯化盐；所述pH缓冲剂为硼酸、氟硼酸钠、糖精、柠檬酸钠或甲酸；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种的混合物。本专利技术的进一步改进在于，步骤2中，超级电容器的电极为通过按预定比例混合多孔碳或赝电容材料、导电剂和粘结剂后涂到集流体上的电极；或者，超级电容器的电极为在三维导电网络上生长活性材料得到的电极。本专利技术的进一步改进在于，步骤2中，电沉积的总质量密度在0.5～4mg/cm2。本专利技术的进一步改进在于，步骤1的电沉积液中，沉积层金属盐的浓度为240～300g/L，pH缓冲剂的浓度为30～50g/L，表面活性剂浓度为0.1g/L。本专利技术的进一步改进在于，步骤2的电沉积中，电流密度为10～100mA/cm2，电沉积时间为1～20min。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过电沉积实现了一种增强超级电容器的电极的导电性且抑制活性物质脱落的电极制作方法，按本专利技术制备过程配制电沉积液，利用简单的电沉积就可以完成，制备过程不包括任何昂贵的原料，且操作简单迅速，大大降低了生产成本，为工业化大批量生产打下基础；同时，电沉积的金属层可以显著提高电极的导电性，改善电极材料脱落的问题，而且最终制备的电沉积保护的超级电容器电极的电化学性能得到了明显的提高。本专利技术的电极制作方法，能够避免电极材料在反应过程中的脱落，并可提高电极的导电性，能够大幅提高电极的电化学性能。本专利技术的方法与传统的碳包覆、石墨烯涂层、石墨烯气凝胶包覆等方法相比，电极强度提高，不易开裂，不需要复杂的工艺与苛刻的合成条件，操作简单，可以快速而有效地制备电极保护层，因而适用于大批量的工业生产。本专利技术与石墨烯、碳纳米管相比，电沉积金属盐类价格便宜，数量众多，因而生产成本较低，且对电沉积液要求不高，因此可以选用较便宜的硫酸盐、氯化物等主盐成分；而且电沉积液可多次循环使用，可进一步降低生产成本。本专利技术实施例中，沉积层金属可以为钴、镍等不易被氧化且不与碱反应的金属及其合金，从而保证沉积层金属在超级电容器服役过程中保持原状而不变质。本专利技术实施例中，电沉积时的电流密度越大，电沉积时间就应相对减少，电沉积的总质量密度保持在0.5～4mg/cm2，电沉积过少，沉积层金属无法完全将电极包裹住，电沉积过多则沉积层金属太厚，影响电解液与电极材料之间的离子传输。本专利技术实施例中，电流密度为10～100mA/cm2，电沉积时间为1～20min；通过控制电流和沉积时间来控制最终沉积层金属的质量与厚度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例中，通过电沉积实现刮涂法超级电容器电极的保护的流程示意图；图2是本专利技术实施例中，在碳纸上生长NiS后电沉积保护的SEM图；图3是本专利技术实施例中，未保护和电沉积保护后的NiS电极脱落情况对比示意图；图4是本专利技术实施例中，未保护与电沉积保护后的NiS电极的倍率性能对比示意图；图5是本专利技术实施例中，未保护与电沉积保护后的NiS电极的循环性能对比示意图；图6是本专利技术实施例中，未保护与经沉积镍保护的NiS电极的电化学阻抗测试示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例。基于本专利技术公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例的一种能够增强超级电容器电极导电性且抑制活性物质脱落的电极制作方法，是一种通过电沉积实现增强超级电容器电极的导电性且抑制活性物质脱落的电极制作方法，具体报告以下步骤：步骤1，配制含有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能够增强超级电容器电极导电性且抑制活性物质脱落的电极制作方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，配制获得电沉积液；其中，所述电沉积液含有沉积层金属盐、pH缓冲剂及表面活性剂；/n步骤2，将超级电容器的电极接在直流电源阴极，沉积层金属片接在直流电源阳极；将超级电容器的电极和沉积层金属片放入步骤1配制获得的电沉积液中，进行电沉积，得到沉积层金属保护的超级电容器的电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种能够增强超级电容器电极导电性且抑制活性物质脱落的电极制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，配制获得电沉积液；其中，所述电沉积液含有沉积层金属盐、pH缓冲剂及表面活性剂；
步骤2，将超级电容器的电极接在直流电源阴极，沉积层金属片接在直流电源阳极；将超级电容器的电极和沉积层金属片放入步骤1配制获得的电沉积液中，进行电沉积，得到沉积层金属保护的超级电容器的电极。


2.根据权利要求1所述的一种能够增强超级电容器电极导电性且抑制活性物质脱落的电极制作方法，其特征在于，步骤2中，超级电容器的电极为多孔碳电极或赝电容型电极。


3.根据权利要求1所述的一种能够增强超级电容器电极导电性且抑制活性物质脱落的电极制作方法，其特征在于，步骤1中，沉积层金属为钴、镍中的一种或两种。


4.根据权利要求1所述的一种能够增强超级电容器电极导电性且抑制活性物质脱落的电极制作方法，其特征在于，步骤1中，所述沉积层金属盐为沉积层金属的硫酸盐、硝酸盐或氯化盐；
所述pH缓冲剂为硼酸、氟硼酸钠、糖精、柠檬酸钠或甲酸；
所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种的混合物。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈元振，吕光军，柳永宁，信燕飞，薛通，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61