[发明专利]一种电极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于能源材料和化学电源领域，更具体地，涉及一种电极材料的制备方法。

背景技术

超级电容器，又称为电化学电容器，是介于传统电容器和蓄电池之间的新型储能器件。与传统电容器相比，超级电容器具有更高的比电容量和比能量，有更高的工作温度范围和极长的使用寿命；与蓄电池相比，它具有更高的比功率，可瞬间释放特大电流，具有充电时间短、充电效率高、循环使用寿命长、无记忆效应及基本无维护且对环境无污染等特点。这种超级电容器在通讯市场、计算机市场、新能源汽车、消费电子、军用设备等领域有广阔的应用前景。

超级电容器的电容主要由两方面构成，以电极-溶液界面上的双电层为基础的双电层电容和以界面法拉第反应为基础的赝电容。其中，双电层电容电极材料主要是比表面积大的碳材料，如活性炭、石墨烯等，赝电容电极材料主要依赖过渡金属氧化物、氢氧化物、硫化物等。与双电层电容相比，法拉第赝电容的比电容远高于双电层电容，但大电流放电的功率特性及循环寿命等电化学特性并不理想。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种电极材料的制备方法，旨在解决现有的电极材料中电流放电的功率特性及循环寿命等电化学特性不理想的问题。

本发明提供了一种电极材料的制备方法，包括下述步骤：

S11：将正硅酸乙酯的无水乙醇溶液与氨水混合，常温反应至完成，离心清洗并干燥后获得二氧化硅纳米球；

S12：将可溶钴盐、可溶碳酸物和所述二氧化硅纳米球在水中混合，加热反应至完成，清洗并干燥后获得二氧化硅-钴盐前驱体；

S13：将步骤S12中的所述二氧化硅-钴盐前驱体与硫化钠在水中混合，水热反应至完成，清洗并干燥后获得硫化钴电极材料。

更进一步地，在步骤S12中，所述可溶钴盐包括醋酸钴，氯化钴或硝酸钴。

更进一步地，在步骤S12中，所述可溶碳酸物包括碳酸钠或碳酸钾。

更进一步地，在步骤S12中，所述加热的温度大于40℃。

更进一步地，在步骤S13中，所述水热反应的温度大于120℃。

本发明还提供了一种电极材料的制备方法，包括下述步骤：

S21：将正硅酸乙酯的无水乙醇溶液与氨水混合，常温反应至完成，离心清洗并干燥后获得二氧化硅纳米球；

S22：将可溶钴盐、可溶碳酸物和所述二氧化硅纳米球在水中混合，加热反应至完成，清洗并干燥后获得二氧化硅-钴盐前驱体；

S23：将步骤S22中的所述二氧化硅-钴盐前驱体、硝酸镍、过硫酸钾和氨水在水中混合，常温反应至完成，清洗并干燥后获得二氧化硅-钴盐-镍盐前驱体；

S24：将步骤S23中的所述二氧化硅-钴盐-镍盐前驱体与硫化钠在水中混合，水热反应至完成，清洗并干燥后获得硫化钴-硫化镍电极材料。

更进一步地，在步骤S22中，所述可溶钴盐包括醋酸钴，氯化钴或硝酸钴。

更进一步地，在步骤S22中，所述可溶碳酸物包括碳酸钠或碳酸钾。

更进一步地，在步骤S22中，加热的温度大于40℃。

更进一步地，在步骤S24中，所述水热反应温度大于120℃。

本发明采用模板法制备过渡金属硫化物电极材料，在反应过程中硫化钠将二氧化硅纳米球完全腐蚀，所得电极材料有较高的有效比表面积同时其比电容高、大电流的功率特性和良好的循环寿命等电化学性能。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电极材料的制备原理图；

图2是本发明实施例提供的硫化钴电极材料的制备方法实现流程图；

图3是本发明实施例提供的硫化钴-硫化镍电极材料的制备方法实现流程图；

图4是本发明实施例提供的硫化钴的SEM图；

图5是本发明实施例提供的硫化钴和硫化钴-硫化镍的循环伏安曲线示意图；

图6是本发明实施例提供的硫化钴和硫化钴-硫化镍恒流充放电的曲线示意图；

图7是本发明实施例提供的硫化钴和硫化钴-硫化镍循环寿命的曲线示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明采用模板法制备过渡金属硫化物电极材料，在反应过程中硫化钠将二氧化硅纳米球完全腐蚀，所得电极材料有较高的有效比表面积同时其比电容高、大电流的功率特性和良好的循环寿命等电化学性能。