多孔镍钴硫化物电极材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种多孔镍钴硫化物电极材料及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
多孔镍钴硫化物电极材料及其制备方法、超级电容器


[0001]本专利技术涉及电池电极材料领域，特别是涉及多孔镍钴硫化物电极材料及其制备方法
、
超级电容器
。

技术介绍

[0002]在经济社会的高速发展之下，传统的化石能源消耗日益严重，同时其引起的环境污染以及温室效应等问题受到了各国的高度重视，因此，为了减少对传统化石能源的消耗，同时满足人们日常生活需求，对于可再生能源的开发方面我国投入了大量的人力和物力，如：风能
、
潮汐能
、
太阳能
、
海洋能等；但这些能源因受到季风气候以及地理情况的影响存在着不稳定性和间歇性，这使得能源供应不能持久，同时需要更高的能量储存技术，这给科研工作者带来了很大的困难
。
当前，如何有效地利用和发展新的能源，关键是要研制出新的能源材料和高效率的能量储存设备
。
[0003]超级电容器作为一种绿色新型的储能设备，其长的循环寿命可多次充放电
、
宽的温度范围可在低温下使用
、
充电速度快
、
容量大
、
对环境友好等优点是目前最具研究前景的储能设备之一
。
其在
3C
产业
、
航空航天
、
军事等领域都有着广泛的运用
。
虽然超级电容器已经运用于一些领域，但如何提高其电化学性能实现大规模的商业化使用是目前研究者需要解决的问题
。
而电极材料的好坏对超级电容器电化学性能有着最直接的影响，因此人们对于电极材料进行了广泛的研究
。
近年来，人们对各种电极材料进行了大量的深入研究，包括过渡金属的氧化物和氢氧化物
、
碳材料和导电高分子材料等，但不同电极材料仍然有着其致命的缺点使其难以大规模的使用，例如单一的硫化镍或硫化钴电极材料氧化还原电位单一
、
电导率低
。
因此，为了提高超级电容器的性能并实现大规模的商业使用，研究出具有价态多样性及更高的电导率的高效新型的电极材料已经刻不容缓
。
[0004]鉴于此，急需一种具有丰富的活性位点及优异的电性能的多孔镍钴硫化物电极材料
。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种多孔镍钴硫化物电极材料及其制备方法
、
超级电容器，用于解决现有技术中电极材料活性位点少
、
电性能差，限制了材料的实际应用的问题
。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种多孔镍钴硫化物电极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]提供一镍片，并对所述镍片进行第一预处理；
[0008]分别配制第一预设浓度的
NiCl2溶液
、
第二预设浓度的
NH4Cl
溶液；
[0009]分别取第一定量的所述
NiCl2溶液及第二定量的所述
NH4Cl
溶液并将两者均匀混合，以得到第一混合溶液，将所述镍片放入所述第一混合溶液中进行第二预处理；
[0010]分别取第三定量的所述
NiCl2溶液及第四定量的所述
NH4Cl
溶液并将两者均匀混
合，以得到第二混合溶液，并将第二预处理后的所述镍片放入所述第二混合溶液中，于所述镍片上电沉积形成多孔镍；
[0011]将镍盐
、
钴盐
、
硫源溶解于蒸馏水中，以得到第三混合溶液，并将所述多孔镍放入所述第三混合溶液中进行水热反应，于所述多孔镍上形成镍钴硫化物纳米片以得到多孔镍钴硫化物电极材料
。
[0012]可选地，所述第一预设浓度的范围为
0.1mol/L
～
0.3mol/L
；所述第二预设浓度的范围为
1mol/L
～
3mol/L。
[0013]可选地，所述镍片放入所述第一混合溶液中进行第二预处理的时间为
10min。
[0014]可选地，于所述镍片上电沉积形成所述多孔镍的电压的范围位
8V
～
12V、
电流的范围为
1A
～
5A、
沉积时间的范围为
50s
～
70s。
[0015]可选地，于所述镍片上电沉积形成多孔镍的方法包括氢气泡模板法
。
[0016]可选地，所述镍盐
、
所述钴源和所述硫源的摩尔比为2：4：
9。
[0017]可选地，所述第三混合溶液中所述镍盐的浓度范围为
1mmol/L
～
4mmol/L
；所述钴盐的浓度范围为
2mmol/L
～
8mmol/L
；所述硫源的浓度范围为
4.5mmol/L
～
9mmol/L。
[0018]可选地，所述镍盐包括六水合硝酸镍
、
六水合氯化镍或四水合乙酸镍中的至少一种；所述钴盐包括六水合硝酸钴
、
六水合氯化钴或四水合乙酸钴中的至少一种；所述硫源包括硫代乙酰胺
、
硫脲或九水合硫化钠中的至少一种
。
[0019]可选地，将所述多孔镍放入所述第三混合溶液中进行水热反应的反应时间的范围为
1h
～
8h
，反应温度的范围为
140℃
‑
180℃。
[0020]本专利技术还提供一种多孔镍钴硫化物电极材料，所述多孔镍钴硫化物电极材料是由上述任意一项所述的多孔镍钴硫化物电极材料的制备方法制备得到的
。
[0021]本专利技术还提供一种超级电容器，包括如上述一项所述的多孔镍钴硫化物电极材料的制备方法制备得到的多孔镍钴硫化物电极材料制作的电极
。
[0022]如上所述，本专利技术的多孔镍钴硫化物电极材料及其制备方法
、
超级电容器通过氢气泡模板法以所述镍片作为基底形成所述多孔镍，再通过一步水热合成的方法在所述多孔镍上生长镍钴硫化物纳米片，进而形成多孔镍钴硫化物纳米片电极材料，电极材料中镍钴双金属的配合作用及纳米片状多孔结构极大的提升了电极材料的比表面积，为电极材料提供了更多的氧化还原活性位点，采用所述多孔镍钴硫化物电极材料进行电化学性能测试时，相较于常规的镍钴氧化物电极材料，电极材料的比容量及电性能都有所提升，同时一步水热合成的方法减少了反应条件，降低了生产成本，为电极材料的大规模生产提供了思路，此外，所述多孔镍钴硫化物电极材料可应用于超级电容器中，提升了超级电容器的性能及规模化应用
。
附图说明
[0023]图1显示为本专利技术的多孔镍钴硫化物电极材料的多孔镍的
SEM
图
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多孔镍钴硫化物电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一镍片，并对所述镍片进行第一预处理；分别配制第一预设浓度的
NiCl2溶液
、
第二预设浓度的
NH4Cl
溶液；分别取第一定量的所述
NiCl2溶液及第二定量的所述
NH4Cl
溶液并将两者均匀混合，以得到第一混合溶液，将所述镍片放入所述第一混合溶液中进行第二预处理；分别取第三定量的所述
NiCl2溶液及第四定量的所述
NH4Cl
溶液并将两者均匀混合，以得到第二混合溶液，并将第二预处理后的所述镍片放入所述第二混合溶液中，于所述镍片上电沉积形成多孔镍；将镍盐
、
钴盐
、
硫源溶解于蒸馏水中，以得到第三混合溶液，并将所述多孔镍放入所述第三混合溶液中进行水热反应，于所述多孔镍上形成镍钴硫化物纳米片以得到多孔镍钴硫化物电极材料
。2.
根据权利要求1所述的多孔镍钴硫化物电极材料的制备方法，其特征在于：所述第一预设浓度的范围为
0.1mol/L
～
0.3mol/L
；所述第二预设浓度的范围为
1mol/L
～
3mol/L。3.
根据权利要求1所述的多孔镍钴硫化物电极材料的制备方法，其特征在于：所述镍片放入所述第一混合溶液中进行第二预处理的时间为
10min。4.
根据权利要求1所述的多孔镍钴硫化物电极材料的制备方法，其特征在于：于所述镍片上电沉积形成所述多孔镍的电压的范围位
8V
～
12V、
电流的范围为
1A
～
5A、
沉积时间的范围为
50s
～
70s。5.

【专利技术属性】
技术研发人员：杨云飞，曹文卓，闫昭，李婷，
申请(专利权)人：湖州南木纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：