[发明专利]具有多孔五面体结构的Al-Mn-Co三元金属氧化物超级电容器材料的制备方法

说明书

本发明属于超级电容器领域，具体涉及一种泡沫镍自支撑的具有多孔五面体结构的Al‑Mn‑Co三元金属氧化物超级电容器电极材料的制备方法，解决金属氧化物导电性能差以及循环性能不佳等问题。首先对泡沫镍进行预处理，然后采用水热法在泡沫镍表面生长具有五面体结构的Al‑Mn‑Co三元金属氧化物前驱体，再将前驱体煅烧生成多孔五面体Al‑Mn‑Co三元金属氧化物获得具有多孔五面体结构的Al‑Mn‑Co三元金属氧化物的超级电容器材料。所制备的泡沫镍自支撑的具有多孔五面体结构的Al‑Mn‑Co三元金属氧化物的超级电容器电极具有很高的比容量和优异的循环稳定性，该方法实施过程中，原材料廉价易得、反应时间短、成本低、简单易行，并且无模板和无表面活性剂。

技术领域

本发明属于超级电容器领域，具体涉及一种泡沫镍自支撑的具有多孔五面体结构的Al-Mn-Co三元金属氧化物超级电容器电极材料的制备方法。

背景技术

日益严重的能源危机正成为全世界关注的话题，可再生的清洁能源因此受到广泛关注。超级电容器由于具有充放电速度快、功率密度高、循环性能优异以及环境友好等优点而受到研究者们的青睐。过渡金属氧化物作为超级电容器电极材料的家族中的一员，因为具有来源广泛、价格低廉、比容量高等优势在电极材料中脱颖而出，但是金属氧化物自身导电性差以及循环性能不佳的特点限制其广泛的应用。因此，提高金属氧化物的导电性能成为研究的重点。

目前，关于二元以及三元过渡金属氧化物用于超级电容器电极材料的报道越来越多，多元金属氧化物相较于单一的金属氧化物可以提供多个氧化价态，不同元素间产生协同作用，在改善材料导电性的同时也提高材料的比电容。另一方面，近年来开发无粘结剂和无导电剂的超级电容器电极材料。将活性物质直接生长在集流体表面直接作为超级电容器电极材料可以提高超级电容器的电化学性能。其中，具有三维网状结构的泡沫镍由于比表面积大而负载更多的活性物质，并且促进活性物质与集流体之间电子的快速转移进而提高电化学性能。将以上方法综合制备得到泡沫镍自支撑的三元金属氧化物对于解决金属氧化物导电性不佳的问题具有很好的研究意义。

目前，还未有泡沫镍自支撑的多孔五面体Al-Mn-Co三元金属氧化物超级电容器电极材料的相关专利报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有多孔五面体结构的Al-Mn-Co三元金属氧化物超级电容器电极材料的制备方法，采用简单的水热以及高温煅烧处理，制备得到泡沫镍自支撑的具有多孔五面体结构的Al-Mn-Co三元金属氧化物。该方法原材料廉价易得，反应时间短、成本低、简单易行，重现性好，性能优异。所制备的多孔五面体Al-Mn-Co三元金属氧化物电极具有很高的比容量和循环稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有多孔五面体结构的Al-Mn-Co三元金属氧化物超级电容器材料的制备方法，首先对泡沫镍进行预处理，去除其表面杂质；然后采用水热法在泡沫镍表面生长具有五面体结构的Al-Mn-Co三元金属氧化物前驱体；再将前驱体煅烧成多孔五面体Al-Mn-Co三元金属氧化物获得具有多孔五面体结构的Al-Mn-Co三元金属氧化物的超级电容器材料。

所述的具有多孔五面体结构的Al-Mn-Co三元金属氧化物超级电容器材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)采用去离子水以及乙醇超声清洗泡沫镍集流体1～3h；

(2)将铝源、锰源、钴源、尿素以及氟化铵溶解在去离子水中，充分搅拌得到混合反应液，之后将预处理后的泡沫镍放入反应釜中，加入混合反应液，在100～200℃下进行水热反应1～10h，待反应完成后清洗干燥得到具有五面体结构的Al-Mn-Co三元金属氧化物前驱体；