[发明专利]一种NiCo2O4/MnO2/AC水系非对称超级电容器的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超级电容器的制备领域，特别涉及一种NiCo₂O₄/MnO₂/AC水系非对称超级电容器的制备方法。

背景技术

超级电容器由于具有高的功率密度，长的循环寿命，安全，环境友好等优点而成为一种可以在便携式电子器件、混合动力电动汽车和大量的微器件等中具有很大的应用前景。然而，为了满足下一代超级电容器的能量密度需求，超级电容器的能量密度需要在不牺牲功率密度和循环寿命的情况下有所提高。根据以下能量密度公式：E=0.5C²，其中C为比电容，ΔV为电压窗口，提高能量密度的有效方式是提高比电容和电压窗口。虽然有机电解液可以有效提高电压窗口，但是有点电解液的弱的离子电导率，价格贵，有毒而限制了其大面积的商业应用。

根据最近报道，一种有效的办法是开发非对称超级电容，其由电池类型的法拉第电极和电容类型的电极二部分构成。所用的水性电解液具有高的离子电导率和环境友好型。非对称超级电容器可以利用二个不同电压窗口的电极材料而增加电压窗口至2V，因而可以提高能量密度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种NiCo₂O₄/MnO₂/AC水系非对称超级电容器的制备方法，该发明针对传统电容器能量密度低等缺陷，提供一种非对称超级电容器的组装方法提高电压窗口，进一步提高能量密度。

本发明的一种NiCo₂O₄/MnO₂/AC水系非对称超级电容器的制备方法，包括：

（1）将泡沫镍放入盐酸溶液中，超声清洗，除掉泡沫镍表面的氧化镍，得到清洗后的泡沫镍；

（2）将六水合硝酸镍Ni(NO₃)₂·6H₂O、六水合硝酸钴Co(NO₃)₂·6H₂O和尿素溶解于水中，搅拌，得到混合溶液；

（3）将上述混合溶液中放入清洗后的泡沫镍，在90-180℃进行水热反应3-18h，冷却至室温，取出泡沫镍，然后超声洗涤，干燥，煅烧，得到多孔NiCo₂O₄纳米线阵列；

（4）将上述多孔NiCo₂O₄纳米线阵列置于Mn(CH₃COO)₂和CH₃COONH₄混合溶液中，进行电化学沉积，洗涤，干燥，煅烧，得到多孔NiCo₂O₄/MnO₂正极材料；

（5）将活性炭AC、乙炔黑、粘结剂混合，加入乙醇，搅拌，然后涂覆在泡沫镍上，真空干燥，压片处理，得到AC负极材料；

（6）以碱液作为电解液，将多孔NiCo₂O₄/MnO₂为正极材料、AC负极材料组装成复合结构，中间加一层隔膜，即得NiCo₂O₄/MnO₂/AC水系非对称超级电容器。

所述步骤（1）中盐酸的浓度为0.5-1M。

所述步骤（2）中Ni(NO₃)₂·6H₂O、Co(NO₃)₂·6H₂O、尿素的比例为0.1mmol：0.2mmol：0.5-2g。所述步骤（3）中放入的泡沫镍的量为（补充）；水热反应在聚四氟乙烯水热反应釜中进行，反应釜填充度为80-85%，反应釜的容积为60mL。

所述步骤（3）中超声洗涤为超声条件下用去离子水、乙醇洗涤3-5次；煅烧温度为250-350℃，煅烧时间为60-240min。

所述步骤（4）中Mn(CH₃COO)₂浓度为0.01-1M，CH₃COONH₄浓度为0.01-0.2M。

所述步骤（4）中电化学沉积为将NiCo₂O₄纳米线阵列置于0.3-2mA/cm²恒电流条件下沉积，电极为铂片电极，参比电极为饱和甘汞电极，沉积时间为15分钟。