[发明专利]一种超级电容器电极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、以导电材料作为集流体,采用阴极电化学沉积方法在所述集流体表面生长镍尖锥阵列； S2、以步骤S1得到的表面具有镍尖锥阵列的集流体作为工作阳极，在该镍尖锥阵列表面通过阳极电化学沉积方法沉积金属氧化物纳米层，得到超级电容器电极材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述阴极电化学沉积方法步骤为：

S1.1、将0.8-2.0mol/L的镍盐溶液和助剂进行充分混合，调节温度40-80℃及pH值3-5，得到混合物母液；所述助剂为H₃BO₃溶液和NH₄Cl溶液，或为H₃BO₃溶液和盐酸乙二胺溶液；所述镍盐、H₃BO₃和NH₄Cl的摩尔比为1：0.2-1.2：0.5-2.0，所述镍盐、H₃BO₃和盐酸乙二胺的摩尔比为1：0.2-1.2：0.5-2.0；

S1.2、以泡沫镍作为第一工作阳极，所述集流体作为第一工作阴极，插入所述混合物母液中，在所述第一工作阳极与第一工作阴极间通入电流，进行电化学沉积；

S1.3、将步骤S1.2沉积后的集流体取出，用去离子水冲洗，干燥，获得表面具有镍尖锥阵列的集流体。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1.1之前还包括对所述集流体表面进行化学机械抛光处理，抛光时间为5-60分钟。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1.1中所述镍盐和助剂混合后进行超声处理，以使混合均匀；所述镍盐为氯化镍、硝酸镍、硫酸镍、草酸镍和乙酸镍中的一种或几种。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述阳极电化学沉积方法步骤为：

S2.1、配制浓度为0.01-5mol/L的金属盐溶液；所述金属盐为二价锰盐、二价钴盐、二价铁盐或三价钌盐；

S2.2、将所述表面具有镍尖锥阵列的集流体作为第二工作阳极，与第二工作阴极均插入所述金属盐溶液中，在所述第二工作阳极与第二工作阴极间施加电压，在所述镍尖锥阵列表面沉积金属氧化物纳米层；

S2.3、将步骤S2.2沉积后的集流体取出，用去离子水冲洗，干燥后获得所述电极材料。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S2.1中所述金属盐溶液中的阴离子为乙酸根、硝酸根、硫酸根、氯酸根、草酸根、碳酸根、甲酸根、氯离子、醋酸根、溴酸根、碘酸根、磷酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、苯磺酸根、三氟乙酸根中的一种或几种。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一工作阳极和第一工作阴极之间的距离为0.1-20cm，所述第二工作阳极和第二工作阴极之间的距离为0.1-20cm；所述干燥在烘箱中进行，干燥温度为50-120℃。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S1.2中所述第一工作阳极与第一工作阴极间通入电流的电流密度为0.1-5A/dm²；所述步骤S2.2中所述第二工作阳极和第二工作阴极之间的电压为1-20V直流电压或者方波电压，该方波电压的频率为500Hz-20KHz，脉冲宽度为500ns-800μs。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述导电材料为铜片、钛片、不锈钢片、石墨片、碳纳米管纸、石墨烯纸或ITO膜；所述集流体的厚度为1-1500μm。

10.一种超级电容器电极材料，所述电极材料包括以导电材料制作的集流体；其特征在于，所述集流体表面通过阴极电化学沉积方法生长有镍尖锥阵列，所述镍尖锥阵列表面通过阳极电化学沉积方法均匀沉积金属氧化物纳米层；其中，所述镍尖锥阵列中的镍尖锥取向一致，镍尖锥的高宽比为4-6:1；所述金属氧化物纳米层中的金属氧化物呈棒状。