System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种超级电容器用NiCo2Fe LDH正极材料的电沉积合成法制造技术_技高网

一种超级电容器用NiCo2Fe LDH正极材料的电沉积合成法制造技术

技术编号:41392070 阅读:5 留言:0更新日期:2024-05-20 19:14
一种超级电容器用NiCo2Fe LDH正极材料的电沉积合成法,属于电极材料技术领域。方法:在硫酸改性泡沫镍(NF)的基础上,通过电沉积法实现NiCo2Fe LDH在泡沫镍表面的原位生长,所得NiCo2Fe LDH电极材料具有良好的倍率性能和循环稳定性。在电流密度为10mA cm‑2时,比电容可达15.42F cm‑2。在电流密度为100mA cm‑2时,经过3000次充放电测试后,容量保持率为92.6%。该方法具有操作简便、环境友好、性能优异等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电极材料,具体涉及一种超级电容器用nico2fe ldh正极材料的电沉积合成法及性能研究。


技术介绍

1、针对清洁能源存在间歇性供给的问题,可通过搭配高性能储能设备实现能源利用效率最大化。其中,超级电容器作为一种储能器件,兼具较高的能量和功率密度,因此受到广泛关注。然而sc与电池相比能量密度还有很大上升空间,如何使sc在保持较高功率密度的同时有效改善能量密度,使两者达到平衡,是目前需要解决的问题。超级电容器整体性能的改善与电极材料有很大关系,因此可通过提高电极材料容纳电荷的能力改善能量密度,根据储能机理不同,电极材料种类包括:双电层型、赝电容型和电池型,不同种类电极材料对应不同的电化学行为和特性,为使能量密度得到提高的同时有效平衡对功率密度的影响,通常以电池型材料为正极,以双电层型或赝电容型材料为负极对sc进行组装。ldh作为典型的电池型材料,天然丰度高,环境相容性好,具有特殊的层板结构和组成,但ldh电容量目前比理论值低很多,因此多采用与其他材料复合的方式进行sc正极材料的制备,过程较为繁琐,因此本专利技术采用分步电沉积的方法研究制备了方法简单、性能优异的超级电容器用正极材料nico2fe ldh。


技术实现思路

1、本专利技术目的是要解决ldh类电极材料制备过程繁琐、比电容和循环性能较差的问题,而提供一种nico2fe ldh正极材料的电沉积合成制备方法,该方法主要涉及以下步骤:

2、(1)泡沫镍的预处理:首先将nf分别在丙酮溶液和盐酸溶液中超声处理15min去除表面杂质,再利用水和乙醇分别对nf进行超声清洗。

3、(2)泡沫镍的改性处理:将预处理后的nf放入稀释的硫酸溶液中对其进行表面改性并真空烘干。

4、(3)nico2fe ldh的合成:以改性处理的nf为工作电极,以铂网为辅助电极、氯化银电极为参比电极,以ni(no3)2·6h2o、co(no3)2·6h2o、fe(no3)3·9h2o的水溶液为电解液在三电极系统中进行直接电沉积。

5、上述制备方法,优选所述步骤(1)中nf分别在丙酮溶液、1mol l-1盐酸溶液中超声处理15min,再利用水和乙醇各超声两次,每次超声清洗10min。nf面积为1×1cm-2。

6、上述制备方法,所述步骤(2)中选用的硫酸浓度为2mol l-1,浸泡处理时间为7~8min。

7、上述制备方法,所述步骤(3)中ni(no3)2·6h2o、co(no3)2·6h2o、fe(no3)3·9h2o的浓度比为:1:2:1;优选,每100ml去离子水对应ni(no3)2·6h2o、co(no3)2·6h2o、fe(no3)3·9h2o分别为2mmol、4mmol、2mmol,搅拌均匀作为电解质溶液。

8、上述制备方法,所述步骤(3)中对工作电极在-1v电压下进行恒电位沉积10min,并连续1-3次重复电沉积,从而制备得到最终的nico2fe ldh。

9、本专利技术的原理及优点:

10、(1)本专利技术申请中酸处理后的nf可为活性物质的生长提供更多活性位点,从而表现出更优异的性能。

11、(2)采用了原位电沉积法,即活性材料直接生长在载体泡沫镍上,制备方法简单高效。

12、(3)制备的镍钴铁层状金属氢氧化物nico2fe ldh不仅提供了更多的活性位点,而且还增加了电子转移和电解液(羟基离子)扩散途径,因此,具有较长的充放电平台,较高的倍率性能和较好的循环稳定性。

13、(4)本专利技术制备的nico2fe ldh,主要解决的问题是进一步改善ldh作为电极材料时的比电容和循环性能,提供一种制备方法简单、性能优异的超级电容器用ldh正极材料。在电流密度为10macm-2时,比电容可达15.42f cm-2。在电流密度为100macm-2时,经过3000次充放电测试后,容量保持率为92.6%。

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【技术保护点】

1.一种NiCo2Fe LDH正极材料的电沉积合成制备方法,其特征在于,主要涉及以下步骤:

2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中NF分别在丙酮溶液、1mol L-1盐酸溶液中超声处理15min,再利用水和乙醇各超声两次,每次超声清洗10min。

3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)中选用的硫酸浓度为2mol L-1,浸泡处理时间为7~8min。

4.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)中Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O的浓度比为:1:2:1;优选,每100mL去离子水对应Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O分别为2mmol、4mmol、2mmol,搅拌均匀作为电解质溶液。

5.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤(3)中对工作电极在-1V电压下进行恒电位沉积10min,并连续1-3次重复电沉积,从而制备得到最终的NiCo2Fe LDH。

6.按照权利要求1-5任一项所述的方法制备得到的NiCo2Fe LDH正极材料。

7.按照权利要求1-5任一项所述的方法制备得到的NiCo2Fe LDH正极材料的应用,直接作为超级电容器的正极材料。

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【技术特征摘要】

1.一种nico2fe ldh正极材料的电沉积合成制备方法,其特征在于,主要涉及以下步骤:

2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中nf分别在丙酮溶液、1mol l-1盐酸溶液中超声处理15min,再利用水和乙醇各超声两次,每次超声清洗10min。

3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)中选用的硫酸浓度为2mol l-1,浸泡处理时间为7~8min。

4.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)中ni(no3)2·6h2o、co(no3)2·6h2o、fe(no3)3·9h2o的浓度比为:1:2:1;优选,每...

【专利技术属性】
技术研发人员:宋芃李艳安全福
申请(专利权)人:北京工业大学
类型:发明
国别省市:

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