一种水系混合型超级电容器电极材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种基于Ni

【技术实现步骤摘要】
一种水系混合型超级电容器电极材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于电化学储能
，具体涉及一种水系混合型超级电容器电极材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]超级电容器(supercapacitor)，又名电化学电容器(electrochemcia lcapacitor，EC)，是通过电极与电解质之间形成的界面双层电容来存储能量的元器件，它比传统电容器具有更高的比电容和能量密度，比普通的电池具有更高的功率密度和更长的使用寿命，因而具有广阔的应用前景。然而，由于有机溶剂的高可燃性，使得有机电解质的商用超级电容器存在潜在的高可燃性风险。科学家们致力于制备水性电解质的超级电容器，其溶剂不易燃且绿色，同时具有高离子浓度和低电阻，有利于提高电极材料的比电容量和功率密度。

技术实现思路

[0004]为了克服上述问题，本专利技术提供了一种水系混合型超级电容器电极材料及其制备方法与应用。
[0005]本专利技术的第一个方面，提供了一种基于Ni
‑
doped Co3O4@C水系混合型超级电容器电极材料的制备方法，所述方法包括：
[0006]S1.将NH4Cl溶解到氨水中，后分次逐批加入研细的CoCl2和研细的NiCl2，在溶解的过程中用玻璃棒不断的进行搅拌，得到黄红色浑浊溶液；
[0007]S2.在搅拌的状态下，向上述黄红色浑浊溶液中逐滴滴加H2O2溶液，滴加完成后得到紫红色溶液；
[0008]S3.在搅拌的状态下，向上述紫红色溶液中逐滴滴加浓盐酸，滴加完成后会析出紫红色沉淀；
[0009]S4.向上述析出紫红色沉淀的混合液中加入活性炭，蒸汽浴加热一段时间，后冷却至室温，进行抽滤，洗涤后得到深紫色的固体[Co
0.97
Ni
0.03
(NH3)5Cl]@C；
[0010]S5.将深紫色固体[Co
0.97
Ni
0.03
(NH3)5Cl]@C放入马弗炉中进行煅烧，得到黑色的粉末状固体Ni
‑
doped Co3O4@C。
[0011]本专利技术的第二个方面，提供由上述制备方法制备的基于Ni
‑
doped Co3O4@C水系混合型超级电容器电极材料。
[0012]本专利技术的第三个方面，提供上述基于Ni
‑
doped Co3O4@C水系混合型超级电容器电极材料应用于制备超级电容器。
[0013]本专利技术的第四个方面，提供一种水系混合型超级电容器中正极片与负极片的制备
方法，所述方法包括：
[0014]正极片的制备：将Ni
‑
doped Co3O4@C、乙炔黑、聚偏二氟乙烯以及N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮(NMP)分别倒入研钵中进行研磨，研磨至浆状且无细小颗粒；将研磨后的浆料均匀涂覆在泡沫镍上，确保泡沫镍上表面全部被浆料覆盖，在阳光下不透光；将涂覆后泡沫镍进行干燥，干燥后即得扣式水系混合型超级电容器的正极片；
[0015]负极片的制备：将活性炭、乙炔黑、聚偏二氟乙烯以及N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮(NMP)分别倒入研钵中进行研磨，研磨至浆状且无细小颗粒；将研磨后的浆料均匀涂覆在泡沫镍上，确保泡沫镍上表面全部被浆料覆盖，在阳光下不透光；将涂覆后泡沫镍进行干燥，干燥后即得扣式水系混合型超级电容器的负极片。
[0016]本专利技术的第五个方面，提供由上述制备方法制备的水系混合型超级电容器中正极片与负极片。
[0017]本专利技术的第六个方面，提供一种扣式水系混合型超级电容器，所述扣式水系混合型超级电容器由正极壳、上述水系混合型超级电容器的正极片、隔膜、上述水系混合型超级电容器的负极片、负极壳以及电解液组成；所述电解液为KOH溶液。
[0018]本专利技术的有益效果在于：
[0019](1)本专利技术将钴的配合物掺杂碳镍进行灼烧生成了具有四角双锥结构的新型材料Ni
‑
doped Co3O4@C，这种特殊的结构能够提高电容器的稳定性，因此将其用于制备水系混合型超级电容器。
[0020](2)本申请制备的扣式水系混合型超级电容器具有较高的库仑效率，且其库仑效率随着电流密度的增加而增加。
[0021](3)本申请制备的扣式水系混合型超级电容器具有较高的面积比容量、出色的倍率性能和电化学循环稳定性。
附图说明
[0022]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0023]图1是本专利技术的实施例1中制备基于Ni
‑
doped Co3O4@C水系混合型超级电容器电极材料的制备过程；
[0024]图2为实施例1中制备的Ni
‑
doped Co3O4@C SET电镜扫描图；
[0025]图3为实施例1中制备的Ni
‑
doped Co3O4@C XRD图像；
[0026]图4为本专利技术实施例3中制备扣式水系混合型超级电容器的过程图；
[0027]图5为本专利技术实施例3中制备扣式水系混合型超级电容器在不同的电流密度下比电容图；
[0028]图6为本专利技术实施例3中制备扣式水系混合型超级电容器在不同电流密度下的比电容图；
[0029]图7为本专利技术实施例3中制备扣式水系混合型超级电容器在不同电流密度下能量密度图；
[0030]图8为本专利技术实施例3中制备扣式水系混合型超级电容器在不同电流密度下功率密度图；
[0031]图9为本专利技术实施例3中制备扣式水系混合型超级电容器循环稳定图。
具体实施方式
[0032]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明；除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0033]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式；如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0034]具体地，本专利技术是通过如下所述的技术方案实现的：
[0035]本专利技术的第一种典型实施方式，提供了一种基于Ni
‑
doped Co3O4@C水系混合型超级电容器电极材料的制备方法，所述方法包括：
[0036]S1.将NH4Cl溶解到氨水中，后分次逐批加入研细的CoCl2和研细的NiC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Ni
‑
doped Co3O4@C水系混合型超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将NH4Cl溶解到氨水中，后分次逐批加入研细的CoCl2和研细的NiCl2，在溶解的过程中用玻璃棒不断的进行搅拌，得到黄红色浑浊溶液；在搅拌的状态下，向上述黄红色浑浊溶液中逐滴滴加H2O2溶液，滴加完成后得到紫红色溶液；在搅拌的状态下，向上述紫红色溶液中逐滴滴加浓盐酸，滴加完成后会析出紫红色沉淀；向上述析出紫红色沉淀的混合液中加入活性炭，蒸汽浴加热一段时间，后冷却至室温，进行抽滤，洗涤后晾干，得到深紫色的固体[Co
0.97
Ni
0.03
(NH3)5Cl]@C；将深紫色固体[Co
0.97
Ni
0.03
(NH3)5Cl]@C放入马弗炉中进行煅烧，得到黑色的粉末状固体Ni
‑
doped Co3O4@C。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述NH4Cl、CoCl2、NiCl2的三者的质量比为1:1～1.1:1～1.1，优选为1:1.025:1.025；或，所述氨水的浓度为25％～28％，优选为25％；或，所述氨水与NH4Cl的质量比为1:1.3～1.4，优选为1:1.365；或，所述H2O2溶液的浓度(溶质的质量分数)为25～35％，优选为30％；或，所述H2O2溶液与NH4Cl的质量比为1.5～1.7:1，优选为1.6:1；或，所述浓盐酸的浓度为36～38％，优选37％；或，所述浓盐酸与NH4Cl的质量比7～8:1，优选为7.735:1；或，所述活性炭与NH4Cl的质量比0.4～0.8:1，优选为0.5:1；或，所述蒸汽浴的温度为100℃；所述蒸汽浴的加热时间为25～35min，优选为30min；或，所述洗涤的条件为先用冷水洗涤3～5次，后用盐酸溶液洗涤一次，再用乙醇洗涤一次，最后用丙酮洗涤一次；优选的，盐酸溶液的浓度为19～21％，进一步优选为20％；或，所述煅烧的条件为：450～550℃下煅烧50～70min，优选为500℃煅烧60min。3.权利要求1～2任一项所述的制备方法制备的基于Ni
‑
doped Co3O4@C水系混合型超级电容器电极材料。4.权利要求3所述的基于Ni
‑
doped Co3O4@C水系混合型超级电容器电极材料应用于制备超级电容器。5.一种水系混合型超级电容器中正极片与负极片的制备方法，其特征在于，所述方法包括：正极片的制备：将权利要求1～2任一项所述的制备方法制备Ni
‑
doped Co3O4@C、乙炔黑、聚偏二氟乙烯以及N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮分别倒入研钵中进行研磨，研磨至浆状且无细小颗粒；将研磨后的浆料均匀涂覆在泡沫镍上，确保泡沫镍...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭婧萱，闵祥飞，付学玮，岳思源，胡煜卓，周华伟，尹杰，张宪玺，
申请(专利权)人：聊城大学，
类型：发明
国别省市：