一種鎳/氫氧化鎳儲(chǔ)能電極材料的電化學(xué)制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電極材料的制備方法，具體涉及一種鎳/氫氧化鎳儲(chǔ)能電極材料的電化學(xué)制備方法，屬于儲(chǔ)能電極材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]超級(jí)電容器又稱為電化學(xué)電容器，作為一種新型的儲(chǔ)能設(shè)備，近年受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。與其他儲(chǔ)能設(shè)備相比，儲(chǔ)能擁有眾多的有點(diǎn)，比如快速充放電，長(zhǎng)使用壽命，比電池更高的功率密度，較低的內(nèi)阻以及比傳統(tǒng)電容器更大的能量密度等等。因此，它經(jīng)常被用于需要長(zhǎng)循環(huán)周期和高功率密度的領(lǐng)域，包括個(gè)人電子產(chǎn)品，混合動(dòng)力汽車(chē)以及電源備份等。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，儲(chǔ)能的需求量也在逐步提高。
[0003]根據(jù)超級(jí)電容器機(jī)制，超級(jí)電容器通常被分為兩類:一種是通過(guò)靜電荷吸附在電極材料與電解液的界面來(lái)儲(chǔ)能的雙電層電容器，另一種是通過(guò)在活性物質(zhì)上發(fā)生快速可逆的法拉第反應(yīng)來(lái)儲(chǔ)能的贗電容器。由于在活性材料的表面和附近同時(shí)發(fā)生法拉第反應(yīng)，贗電容器往往比雙電層電容器擁有更大的電容值。但是，較低的能量密度，限制了贗電容器的進(jìn)一步應(yīng)用。
[0004]電極材料是儲(chǔ)能器件的重要組成部分，常用的電極材料主要是過(guò)渡金屬氧化物和氫氧化物，包括氧化鎳、氫氧化鈷、二氧化猛、氧化舒、氫氧化鎳和氧化鈷等。其中氫氧化鎳由于其較高的理論容量，較低的成本和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)收到人們的廣泛關(guān)注。但是低的導(dǎo)電性和小的比表面積大大限制了氫氧化鎳用于儲(chǔ)能電極材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高體積容量，循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能好的儲(chǔ)能電極材料，可應(yīng)用于非對(duì)稱超級(jí)電容器或電池的電極材料。
[0006]發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):在磁場(chǎng)的作用下，利用水浴法制備鎳納米線前軀體。通過(guò)真空抽濾和壓片得到鎳納米線薄膜。將薄膜通過(guò)電化學(xué)處理得到鎳/氫氧化鎳核殼結(jié)構(gòu)納米線薄膜，并用作儲(chǔ)能電極材料。
[0007]—種鎳/氫氧化鎳儲(chǔ)能電極材料的電化學(xué)制備方法，具體包括以下步驟:
[0008]步驟1，鎳納米線的制備:將可溶性鎳鹽完全溶解于乙二醇中形成鎳鹽溶液，將氫氧化鈉完全溶解于乙二醇中形成氫氧化鈉溶液，將鎳鹽溶液和氫氧化鈉溶液混合形成混合溶液，在混合溶液中加入還原劑攪拌均勻，在磁場(chǎng)的作用下通過(guò)水浴反應(yīng)制備鎳納米線；
[0009]步驟2，鎳納米線薄膜的制備:將鎳納米線均勻分散在分散溶劑中，通過(guò)真空抽濾后自然干燥，濾膜脫落，最后壓片和切片得到鎳納米線薄膜；
[0010]步驟3，鎳/氫氧化鎳儲(chǔ)能電極材料制備:對(duì)鎳納米線薄膜進(jìn)行電化學(xué)處理制得鎳/氫氧化鎳核殼結(jié)構(gòu)納米線薄膜，作為儲(chǔ)能電極材料。
[0011]進(jìn)一步地，步驟1中鎳鹽為六水氯化鎳、乙酸鎳或六水硝酸鎳，鎳鹽溶液的濃度為0.001?0.02mol/L ;氫氧化鈉溶液的濃度為0.02?0.5mol/L ;還原劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)85%的水合肼，加入量為10?20mL ;磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.4?0.6T ;水浴保溫溫度為70?80°C;水浴保溫反應(yīng)時(shí)間為0.5?lh。
[0012]進(jìn)一步地，步驟2中分散溶劑選取乙醇；鎳納米線分散的濃度為0.01?0.025mol/L ;抽濾后在空氣環(huán)境中干燥10?30min，壓片的壓強(qiáng)為8?lOMPa，壓片時(shí)間為1 ?5min，切片大小為 0.5X0.5cm2或 1 X lcm 2。
[0013]進(jìn)一步地，步驟3中電化學(xué)處理選用循環(huán)伏安法，電解液為6M的氫氧化鉀；處理次數(shù)為1?5次，掃描速度為10?50mV/s，電壓窗口為-0.1?IV。
[0014]本發(fā)明的有益效果:與現(xiàn)有方法相比，本方法使用的原料來(lái)源廣泛，成本低；得到的鎳/氫氧化鎳儲(chǔ)能電極材料的體積比電容值大，并且擁有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性會(huì)泛。
[0015]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體實(shí)例及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以充分地了解本發(fā)明。提供這些說(shuō)明的目的僅在于幫助解釋本發(fā)明，不應(yīng)當(dāng)用來(lái)限制本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明鎳/氫氧化鎳儲(chǔ)能電極材料的制備流程圖；
[0017]圖2為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例的鎳納米線示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例的鎳/氫氧化鎳納米線示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例的鎳/氫氧化鎳納米線的低倍TEM照片；
[0020]圖5為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例的鎳/氫氧化鎳納米線的高倍TEM照片；
[0021]圖6為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例的鎳/氫氧化鎳儲(chǔ)能電極材料的倍率性能圖；
[0022]圖7為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例的鎳/氫氧化鎳儲(chǔ)能電極材料的循環(huán)穩(wěn)定性圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0024]實(shí)施例1
[0025]本實(shí)例中鎳/氫氧化鎳儲(chǔ)能電極材料制備方法步驟如下:
[0026]步驟1，將六水氯化鎳和氫氧化鈉分別溶于乙二醇中，待完全溶解形成溶液，將0.02mol/L的六水氯化鎳溶液100mL與0.5mol/L的氫氧化鈉溶液100mL混合均勻，加入20mL的85%水合肼攪拌混合均勻，轉(zhuǎn)移到水浴反應(yīng)鍋中，在0.6T的磁場(chǎng)下進(jìn)行水浴反應(yīng)，75°C保溫0.5h。待反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)物清洗，得到鎳納米線。
[0027]步驟2，將上述鎳納米線超聲分散于乙醇中，真空抽濾得到蓬松的鎳納米線薄膜，在lOMPa下壓片lmin得到致密的鎳納米線薄膜。
[0028]步驟3，將上述薄膜切成大小為0.5X0.5cm2的薄片，在三電極體系中，以薄片為工作電極，以汞/氧化汞作參比電極，相同面積的鉑電極作輔助電極，以6mol/L的氫氧化鉀溶液通過(guò)循環(huán)伏安法制備鎳/氫氧化鎳電極材料，電位范圍為-1?0.1V，掃描電壓為50mV/s，循環(huán)伏安的次數(shù)為3次，得到鎳/氫氧化鎳儲(chǔ)能電極材料。
[0029]圖1為本發(fā)明鎳/氫氧化鎳儲(chǔ)能電極材料的制備流程圖，制備方法簡(jiǎn)單易行；
[0030]圖4和圖5為鎳/氫氧化鎳納米線的TEM照片，鎳納米線表面包覆著一層無(wú)定型的氫氧化鎳；
[0031]圖6為鎳/氫氧化鎳儲(chǔ)能電極材料的倍率性能圖，可見(jiàn)本發(fā)明所制備的電極材料倍率性能良好。
[0032]圖7為鎳/氫氧化鎳儲(chǔ)能電極材料的循環(huán)穩(wěn)定性圖，可見(jiàn)本發(fā)明制備的電極材料擁有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
[0033]實(shí)施例2
[0034]步驟1，將六水氯化鎳和氫氧化鈉分別溶于乙二醇中，待完全溶解形成溶液，將0.005mol/L的六水氯化鎳溶液50mL與0.02mol/L的氫氧化鈉溶液50mL混合均勻，加入10mL的85%水合肼攪拌混合均勻，轉(zhuǎn)移到水浴反應(yīng)鍋中，在0.4T的磁場(chǎng)下進(jìn)行水浴反應(yīng)，80°C保溫0.5h。待反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)物清洗，得到鎳納米線。
[0035]步驟2，將上述鎳納米線超聲分散于乙醇中