基于三维硅基体/过渡金属化合物复合电极材料、制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种基于三维硅基体/过渡金属化合物复合电极、制备方法及应用，所述的过渡金属化合物包括过渡金属硫化物、过渡金属硒化物或者二者的混合物。主要的制备方法是以三维硅基体为基底，通过电化学法、水热法或者高温煅烧法在上面直接或间接制备过渡金属化合物。根据电极结构的不同设计与制备，本发明专利技术制备得的三维硅基体/过渡金属化合物电极材料可分别应用于能量转换与存储器件。应用于能量转换与存储器件。应用于能量转换与存储器件。

【技术实现步骤摘要】
基于三维硅基体/过渡金属化合物复合电极材料、制备方法及应用


[0001]本专利技术属于电极材料领域，涉及通过水热法、电化学法或者高温煅烧法在三维硅基体上制备过渡金属化合物，这种得到的基于三维硅基体/过渡金属化合物复合电极材料具有较好的电化学性能，有利于将其用于储能和能量转换系统。

技术介绍

[0002]随着时代的发展，近些年来创新微型便携设备的出现，例如无线微传感器或生物医学植入微型器件等技术的广泛应用，引起了人们对储能设备领域的极大兴趣。电化学超级电容器在内的电化学系统特别受欢迎，因为它们更可持续和环保。超级电容器由于其高功率密度，低重量，对潜在变化的快速反应，高循环寿命和长期稳定性，很容易超过一百万个运行周期而表现出卓越的性能，所以它是一个和其它储能材料一起集成用于能量转换和存储系统的不错选择。硅是一种理想的芯片储能用微型超级电容器电极材料，而三维硅基体具有尺度小、比表面积大的优点，有利于搭载更多的电极活性物质。由于其超高的理论容量、较高的工作潜力以及丰富的资源，硅已经被开发为锂离子电池最理想的阳极候选材料。然而，硅材料体积膨胀大，电导率差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三维硅基体/过渡金属化合物复合电极材料，其特征在于，在三维硅基体表面制备过渡金属化合物，所述过渡金属为镍、钴、锰、铁等过渡金属材料中的一种或者多种，所述过渡金属化合物为上述过渡金属化合物的硫化物、硒化物或者二者的混合物。2.根据权利要求1所述的基于三维硅基体/过渡金属化合物复合电极材料，其特征在于，还包括电荷收集层，所述电荷收集层位于三维硅基体与过渡金属化合物层之间，形成“三维硅基体/电荷收集层/过渡金属化合物”结构的复合电极材料，或者位于过渡金属化合物上部，“三维硅基体/过渡金属化合物/电荷收集层”结构的复合电极材料。3.根据权利要求2所述的基于三维硅基体/过渡金属化合物复合电极材料，其特征在于，所述电荷收集层为导电聚合物、碳层或金属层；所述导电聚合物通过电化学法或者旋涂法制备而成，为聚吡咯、聚噻吩或聚苯胺；所述碳层通过旋涂法、高温煅烧法或者水热法制备而成，为石墨烯、导电碳层或碳纳米管；所述金属层通过CVD法，ALD法或者电化学法制备而成，为金属镍或TiN。4.权利要求1
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3中任一项所述基于三维硅基体/过渡金属化合物复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述过渡金属化合物采用电化学法制备而成，以三维硅基体或者修饰了一层电荷收集层的三维硅基体为工作电极，Pt为对电极，Ag/AgCl为参比电极，在
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1V的电压下进行电化学沉积；其中，电化学沉积所用的电解液为包含过渡金属盐和硫源和/或者硒源，或者采用含有过渡金属盐和硫源、过渡金属盐和者硒源的两种电解液交替电化学沉积，为电沉积时间为5～1200s。5.权利要求4所述基于三维硅基体/过渡金属化合物复合电极材料的制备方法，其特征在于，电解液中过渡金属盐的总浓度为0.02～0.2mol/L，硫源的含量的为过渡金属盐的1～6倍，硒源的含量为过渡金属盐的5～50％。6.权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：申小娟，韦欣月，王同飞，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：