[发明专利]三元钴镍硒化物纳米片阵列电极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种三元钴镍硒化物纳米片阵列电极材料及其制备方法，属于电极材料制备技术领域。其通过如下方法制得：将Co(CH₃COO)₂•4H₂O加入到苯甲醚和甲醇的混合溶剂中，磁力搅拌至全部溶解；将所得Co(CH₃COO)₂溶液加入到高压反应釜中，再将预制的蜂窝状硒化镍纳米片阵列前驱物模板放入，控制反应温度及时间，得三元钴镍硒化物纳米片阵列。所得电极材料具有优异的电化学性能，在电流密度为1.0 A g^‑1时的比电容可达到3917 F g^‑1，即使在电流密度达到10 A g^‑1时，其比电容仍可达到2150 F g^‑1。采用阳离子交换法反应，操作简单、无副产物、实验可控、效率高，纯度高。适用于超级电容器。

技术领域

本发明属于超级电容器电极材料制备技术领域，具体涉及一种三元钴镍硒化物纳米片阵列电极材料及其制备方法。

背景技术

在目前的储能技术领域，锂离子电池、燃料电池和超级电容器是最有效和具有实用价值的电化学能量转换和储存装置。与其它两种能源存储系统相比而言，超级电容器具有高的功率密度、快速的充放电过程、长寿命、低成本、环境友好以及安全等优点,然而，若要满足不断增长的能量需求，就需要确保超级电容器在不损失功率密度的情况下提高其能量密度。混合型超级电容器能够提供更高的能量密度，因其由电池型电极材料(能量来源)和电容型电极材料(功率来源)组成，具备更宽的工作电压和更高的电容，从而有望获得更高的能量密度。然而，若要获得高性能的混合型超级电容器，电池型电极材料的离子传输速率应该与双层电极材料的离子传输速率相匹配，从而使两个不同的储能系统相互补充，最大化发挥混合超级电容器的性能，目前而言，这仍是一个突破的技术难题。因此，如何获得具有理想内在特性和外部结构的新型电池型电极材料是实现高性能混合型超级电容器的关键。

与单金属化合物材料相比，双金属Ni-Co化合物由于钴和镍之间的协同作用从而表现出更佳的电化学性能。在双金属Ni-Co化合物中，Ni-Co硫族化合物由于其高的理论电容和低成本而受到广泛关注。例如，核壳结构的Ni-Co纳米柱、NiCo₂O₄纳米片@埃洛石纳米管、CoNiO₂纳米粒子、NiCo₂S₄纳米管阵列、CoNi₂S₄纳米粒子和CoNi₂S₄/石墨烯纳米复合材料已被用作超级电容器的电极材料。众所周知，元素O，S和Se属于元素周期表中同一主族，具有相似的电化学性质。但是，Se(1×10^-3S m^-1)的电导率远高于S(1×10^-28Sm^-1)，这意味着三元Ni-Co硒化物将比三元Ni-Co氧化物或硫化物具有更高的电导率和电化学活性，能够提供更快的离子/电子转移速率。因此，将三元Ni-Co硒化物用作混合超级电容器的电极材料有助于有效解决其正负极匹配问题。最近一些研究已经将单金属硒化物作为超级电容器的电极，如：三维Co_0.85Se、NiSe纳米线、蜂窝状Ni_0.85Se纳米片阵列、SnSe₂和SnSe纳米片等。但是关于三元Ni-Co硒化物的合成和电化学性能的研究较少。由此可见，开发一种简单、低成本的方法适用于超级电容器的三元钴镍硒化物纳米结构的制备具有非常重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种电化学性能优异的三元钴镍硒化物纳米片阵列的电极材料；另一目的在于提供简单、低成本的其制备方法。