[发明专利]一种以泡沫镍为基底的氧化镍/聚苯胺超级电容器电极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超级电容器电极材料的制备领域，特别涉及一种以泡沫镍为基底的氧化镍/聚苯胺超级电容器电极材料的制备方法。

背景技术

近年来，超级电容器逐渐成为下一代能源装置中最具潜力的候选储能设备，因为它具有高功率密度、快充放电速度、长使用寿命以及高操作安全性，能够满足时代发展所需求的现代电子设备和能源系统。根据电荷存储机理，超级电容器可以大致分为两类，即双电层电容器和赝电容电容器，双电层电容器电极材料常常使用的是碳基材料，而赝电容点额容器常常使用具有氧化还原反应的材料。

目前，对于赝电容超级电容器的研究主要集中在发展具有商用前景的过渡金属氧化物，因为这些氧化物具有丰富度高、价格低廉、环境友好的特点，特别是能为氧化还原电荷有效地转移提供多种电荷价态，因而获得更高的能量密度和高理论比电容值。

加入导电聚合物复合则可以增加比电容，采用导电聚合物的超级电容器的工作原理也是产生准法拉第电容，此电化学反应不仅仅发生在材料的表面，主要发生在材料的三维立体结构中，从而使导电聚合物电极能够存储高密度的电荷，产生大的准法拉第电容。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种以泡沫镍为基底的氧化镍/聚苯胺超级电容器电极材料的制备方法，本发明制备方法简单，所制备的以泡沫镍为基底的氧化镍/聚苯胺复合材料中聚苯胺和氧化镍分布均匀，形成多孔结构，电化学性能良好，优于纯聚苯胺与纯氧化镍。

本发明的一种以泡沫镍为基底的氧化镍/聚苯胺超级电容器电极材料的制备方法，包括：

(1)在室温条件下，将质量比为1:1～10:1的苯胺单体与掺杂剂混合于去离子水中，冰水浴条件下，搅拌，得到溶液A；引发剂溶于去离子水中，冰水浴条件下，搅拌，得到溶液B；

(2)将溶液B滴加入溶液A中，搅拌得到混合液，然后将泡沫镍浸入混合溶液中，静置，得到生长有聚苯胺的泡沫镍；

(3)配制NiO前躯体溶液，用循环伏安法在生长有聚苯胺的泡沫镍表面电化学沉积NiO，得到以泡沫镍为基底的氧化镍/聚苯胺超级电容器电极材料。

所述步骤(1)中掺杂剂为丙烯酸；引发剂为过硫酸铵，溶液B中引发剂的浓度为0.1～1g/mL。

所述步骤(1)中冰水浴条件下，搅拌1-2h，得到溶液A；搅拌15-30min，得到溶液B。

所述步骤(2)中溶液A和溶液B的体积比为2-5:1；搅拌20-30s得到混合溶液。

所述步骤(2)中泡沫镍为预处理后的泡沫镍，预处理具体为：先用乙醇与去离子水交替清洗，再用盐酸清洗、超声，然后用乙醇与去离子水再次交替清洗，真空干燥。

所述盐酸浓度为1～6mol/L，超声时间为1～8h；真空干燥温度为40-70℃，干燥时间为4-8h。

所述步骤(2)中静置时间为12-48h。

所述步骤(3)中NiO前躯体溶液为硝酸镍溶液，浓度为0.1M-1M。

所述步骤(3)中循环伏安法的具体参数为：用铂电极做对电极、Ag/AgCl电极做参比电极，扫描速率为1～50mV/s，循环次数为10～100次。

本发明制备方法，使用多孔的泡沫镍基底作为集流体大大增加了比表面积。采用丙烯酸作为掺杂剂、过硫酸铵作为引发剂制得的均匀致密的聚苯胺中间层，导电性好且有利于比电容的提升。用循环伏安法电化沉积NiO作为活性层，与聚苯胺形成多孔结构，所得电极电化学性能得到了显著提升。

本发明制备方法：(1)对多孔的泡沫镍进行预处理，作为电极的集流体；(2)用导电高分子聚苯胺作为电极中间层，在泡沫镍基底上原位生长聚苯胺纳米棒；(3)在(2)的基础上电化学沉积氧化镍纳米片活性层，得到一种具有高比表面积、高活性的超级电容器电极材料

有益效果

(1)本发明的制备方法简单，对生产设备要求低；

(2)所制备的氧化镍/聚苯胺复合材料电极具有大的比表面积与多孔结构，电化学性能良好，比电容达到418F/g，优于纯聚苯胺与纯氧化镍。

附图说明

图1为实施例1合成氧化镍/聚苯胺复合材料的扫描电镜照片，其中(a)为10000倍放大的SEM照片，(b)为20000倍放大的SEM照片；

图2为实施例1合成氧化镍/聚苯胺复合材料电极的循环伏安曲线；

图3为实施例1合成氧化镍/聚苯胺复合材料电极的充放电曲线；