[发明专利]一种超级电容铜镍复合电极及其制备工艺

说明书

本发明涉及一种以泡沫铜为基体并在其上均匀制备镍镀层、热处理后形成均匀合金体，具有极高比表面积和准电容特性的超级电容铜镍复合电极及其制备工艺，其有益效果是：本发明以贱金属作为基体，以镍和铜来制备电极，相较于以铂、铷金属制备甚至相较于纯镍来讲其制备成本都较低；极大程度地利用镍氧化物的准电容性质，并使其与铜金属形成一个良好的协同效应，形成一个超电容，具有具有极高比电容、电化学性能良好且具有非常良好循环寿命；制备过程无污染，不产生污染环境或危害人体的物质，更加绿色环保。

技术领域

本发明涉及一种电极领域，尤其涉及一种以泡沫铜为基体并在其上均匀制备镍镀层、热处理后形成均匀合金体，具有极高比表面积和准电容特性的超级电容铜镍复合电极及其制备工艺。

背景技术

电容器是由两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成。当在两金属电极间加上电压时，电极上就会存储电荷，所以电容器是储能元件，而电极就是决定电容器储能性能的关键部分。

电化学电容器中能量的积累是基于法拉第反应产生的“准电容”，其大小与能够产生“准电容”活性物质的量呈正比关系。在特定的电解质中，一些金属氧化物电极表面可进行快速的法拉第反应而呈现出“准电容”特性。

镍金属是一种贱金属，一直是用以生产高质量电极的理想材料，其价格低于铂、铷等具有极高电性能的贵金属，但其理论上可达的比电容、导电性等性能峰值均极高，不弱于上述铂和铷两种贵金属氧化物，而镍的价格相较于铂、如更加低廉，符合大规模生产的需求。

但镍同时也具备一定的战略价值，若将基体镍材料置换成铜，却还具有上述镍的优秀电化学性能，则是一种极佳的制备高性能电极的方式。铜作为一种较廉价的金属，具有优秀的导电性，和镍也具有良好的协同作用，因而通过合适的方式制备一种高性能的镍铜复合电极是本发明的关键。

中国专利局于2015年11月11日公布了一种超级电容电极的制备方法的发明专利申请，申请公告号CN105047433A，该发明采用碳基材料，如间苯二酚、对苯二酚、甲醛、糠醛、石墨烯等碳材料，加以水合氯化钴、水合氯化镍或醋酸锌作为催化剂，在碳材料表面形成微孔结构或缺陷，以增加电极-电解液接触面积，强化其作为电容电极性能的方案，但该其以碳材料为主要原料，并不是超级电容电极的最优选择，且其制备工艺繁琐复杂，工业化生产成本较高，其比电容也有待提升，制备过程中还存在一定的污染问题。

发明内容

为解决上述电容器使用的电极存在制备成本高、材料昂贵、生产制备工艺繁琐且易造成较大污染和比电容量受限等问题，本发明提供了一种以铜金属代替镍金属作为基体，制备成本较低、具有极高比电容、电化学性能良好且具有非常良好循环寿命的超级电容铜镍复合电极。

本发明的另一目的是提供一种超级电容铜镍复合电极的制备工艺。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种超级电容铜镍复合电极的制备工艺，所述超级电容铜镍复合电极的制备原料包括以下重量份数的物质：六水合硫酸镍50-65份，强还原剂50-65份，缓冲剂20-25份，络合剂15-23份，稳定剂0.5-2份，十二胺8-12份，六水合硝酸镍6-7.5份。

作为优选，所述超级电容铜镍复合电极的制备原料包括以下重量份数的物质：六水合硫酸镍55-60份，强还原剂55-60份，缓冲剂20-22份，络合剂15-18份，稳定剂0.5-1份，十二胺10-12份，六水合硝酸镍7-7.5份。

作为优选，所述强还原剂为硼氢化钾或次磷酸钠中的任意一种。硼氢化钾和次磷酸钠都是很强的还原剂，尤其是一定硼氢化钾的还原性具备一定的“爆发性”，即接触瞬间即开始大量剧烈的还原反应，但如此剧烈的反应易导致镀层极度不均甚至脱落，大量二价镍被还原在容器底部而不在铜表面的问题，选用次磷酸钠后次磷酸钠在缓冲剂作用下反应减缓，处于可控状态，能够制备镀层更加均匀、成分也更加均匀的镍镀层。