[发明专利]一种电极材料和超级电容器的制备方法

说明书

一种电极材料和超级电容器的制备方法属电极材料和超级电容器制备技术领域，本发明所述的电极材料为Co‑Ni双金属/Co‑Ni氧化物@碳，制备超级电容器的方法是以Co‑Ni双金属/Co‑Ni氧化物@碳电极材料为正极，以活性炭为负极，组装成超级电容器。本发明首先在室温下制备双金属，然后利用双金属吸附刚果红作为碳质材料，经煅烧得到Co‑Ni双金属/Co‑Ni氧化物@碳电极材料。测试结果表明，本发明制备的Co‑Ni双金属/Co‑Ni氧化物@碳电极材料具有高电容量，利用该电极材料制备的非对称电容器，具有高能量密度、高功率密度和优异的循环稳定性。

技术领域

本发明属于电极材料和超级电容器制备技术领域，具体涉及一种电极材料和超级电容器的制备方法。

背景技术

清洁能源的开发、利用和储藏对解决能源危机显得尤为重要。超级电容器，作为一种新型储能装置，包括双电层电容器和赝电容电容器。与电池相比，超级电容器具有功率较高、充放电迅速和循环寿命长等特点。其中，碳基材料具有优异的循环稳定性和良好的使用寿命，因而常被用作双电层电容器电极材料。然而，其较低的能量密度和电容量限制了其广泛应用。赝电容电容器具有较高的电容量和能量密度，却受到循环稳定性较差的限制。最有效的解决方法是结合两者优点制备复合电极材料，然而碳基复合材料复杂的制备工艺和高昂的成本严重阻碍其实际应用。

众所周知，有机染料富含碳原子，但其再利用率却较低。刚果红作为一种典型的阴离子染剂，由于其结构稳定性难以被降解。基于此，本发明针对上述问题，提出了一种超级电容器电极材料的制备方法，以钴镍纳米粒子吸附染料后形成的产物作为原料来源，成功将有机染料中的碳原子煅烧转化成碳质材料，而且制备工艺简单、价格低廉。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种电极材料和超级电容器的制备方法，具体包括室温制备双金属纳米粒子技术和有机染料碳化再利用工艺，制备的Co-Ni双金属/Co-Ni氧化物@碳电极材料具有高的电容量，以这种电极材料为正极组装得到的超级电容器，具有高的能量密度和功能密度以及优异的循环稳定性。

本发明的技术方案如下：

1.一种电极材料和超级电容器的制备方法包括下列步骤：

1.1电极材料的制备包括下列步骤：

1.1.1将0.048g六水合氯化钴、0.19g六水合氯化镍和0.12g硼氢化钠研磨、均匀混合；

1.1.2将步骤1.1.1得到的研磨粉末溶于20mL去离子水中，待无气泡产生后，用磁铁将所得黑色产物分离，并用去离子水和乙醇清洗，室温干燥24h，得到稳定的Co_0.2Ni_0.8双金属纳米粒子；

1.1.3将步骤1.1.2得到的1g Co_0.2Ni_0.8双金属纳米粒子，溶解到1L质量浓度为100mg L^-1的刚果红溶液中,磁力搅拌，进行1h吸附，得到吸附产物；

1.1.4用磁铁将步骤1.1.3所得的吸附产物分离，并将吸附产物110℃完全干燥，干燥产物作为碳质材料；

1.1.5在N₂的保护下，将步骤1.1.4所得的碳质材料进行500～700℃退火2h处理，得到钴镍双金属/钴镍氧化物负载碳----Co-Ni双金属/Co-Ni氧化物@碳电极材料；

1.2超级电容器的制备包括下列步骤：

1.2.1材料的准备：材料包括步骤1.1.5制备的Co-Ni双金属/Co-Ni氧化物@碳电极材料，导电剂、粘结剂、活性炭和电解液，其中Co-Ni双金属/Co-Ni氧化物@碳电极材料、导电剂和粘结剂的质量百分比为80％、15％和5％；电解液的体积为5mL，；所述的导电剂为乙炔黑；所述的粘结剂为聚偏二氟乙烯；所述的电解液为3mol L^-1的KOH溶液；