[发明专利]LaMnO3

说明书

本发明提供LaMnO₃基复合柔性电极材料、制备方法及应用，具有如下优点：（1）采用电沉积方法实现柔性碳布和LaMnO₃的有效复合，不需要添加任何粘结剂和/或导电剂，与之前的化学合成方法相比，原料简单，环境友好；（2）提出了LaMnO₃等一类钙钛矿氧化物作为超级电容器电极材料时的一种新形态，且电沉积方法工艺简单，易于规模化生产，解决了La系钙钛矿氧化物用于电极材料时在大规模生产中的应用难题；（3）沉积产物的厚度和形态可以通过调节电解液中镧盐和锰盐的浓度比、电解液的pH和电沉积的工作参数进行调控，重复性好，可以通过优化制备工艺获得最佳电化学性能。

技术领域

本发明属于电极材料技术领域，尤其是涉及LaMnO₃基复合柔性电极材料、制备方法及应用。

背景技术

超级电容器作为一种绿色环保的新型储能器件，在很多高新技术领域逐渐崭露头角。随着可穿戴和便携式电子设备的飞速发展，柔性储能装置除了应具有优异的电化学性能和循环稳定性之外，还应具有良好的机械性能，这对超级电容器的电极材料及其制备都提出了更高的要求。通常来说，将活性物质原位生长或沉积在柔性的导电基板上是一种非常有效的制备柔性电极的方法，其中，柔性碳布因具有良好的机械强度和电化学稳定性，是柔性基板材料的良好选择。目前，将柔性碳布与金属氧化物结合，制备具有三维多层次纳米结构的柔性电极材料已获得了广泛的关注和研究（O. Y. Yu et al., ACS Appl. Mater.Interfaces, 2018, 10, 3549-3561; W. Chen, et al., ACS Nano, 2014, 8, 9531-9541）。

钙钛矿材料独特的晶体结构使其具备优异的理化性能，各种钙钛矿氧化物已成为各类电子元器件的关键材料。其实，钙钛矿型氧化物的电化学性能研究仍处于起步阶段，其反应机理一直都不被重视。直到2014年，科学家在LaMnO₃钙钛矿氧化物电极材料研究中，首次提出了“氧嵌入”的电荷存储机制（J. T. Meford et al., Nature Materials, 2014,13, 726-732），为La系钙钛矿氧化物作为电化学活性物质打开了一个全新的局面。La系钙钛矿氧化物是一种极具潜力的新型超级电容器电极材料，而且，可以通过调整氧化物晶格中的缺陷类型和数量，来有效的调整并优化钙钛矿型氧化物的储能特性。

目前，对La系钙钛矿氧化物用作超级电容器电极材料的研究多集中于粉末态和纤维态。粉末状钙钛矿氧化物一般采用溶胶凝胶法合成前驱体，再经过高温煅烧合成，在制备过程中大多需使用有机溶剂，这不利于绿色合成的实现。而且，粉末样品的易团聚性将会降低材料比表面积，进而影响电化学性能。为此，科学家们通过静电纺丝法制备钙钛矿氧化物纳米纤维，提高了比表面积，获得了较大的比电容，但该制备方法较为复杂且耗时，不利于规模化生产。因此，我们提出了在柔性碳布上直接电沉积LaMnO₃等一类钙钛矿氧化物以获得复合电极的方法，将碳布和钙钛矿氧化物结合，在保证良好的电化学性能的同时，还兼具柔韧性。而且，电化学沉积方法消除了添加粘结剂和导电剂对材料比电容和稳定性的影响，省去复杂的涂布和压片工艺，工艺简单，绿色环保，适合规模化生产。

目前，尚未有文献或专利报道过通过电化学沉积方法直接在柔性碳布上生长LaMnO₃等一类La系钙钛矿氧化物以用作超级电容器电极材料。

发明内容

本发明的第一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种LaMnO₃基复合柔性电极材料的制备方法。

为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：

LaMnO₃基复合柔性电极材料的制备方法，所述LaMnO₃基复合柔性电极材料的制备方法包括如下步骤：

1）将柔性碳布根据实际需要进行裁剪，并用浓硝酸在室温下浸泡处理6~24 h，再用去离子水冲洗干净，充分干燥待用；