[发明专利]一种电极材料及其制备方法、应用

说明书

本发明提出了一种电极材料的制备方法，首先对预处理泡沫镍；之后：准备去离子水，同时按物料比称取CoCl₂·6H₂O和GeO₂；之后向所述去离子水中加入所述CoCl₂·6H₂O和GeO₂以制备反应溶液；然后将制备的泡沫镍投入所述反应溶液中并超声处理；最后将超声处理后的溶液进行高温处理，并冷却至室温，将溶液中的固体取出并进行干燥处理。以泡沫镍为柔性基底，CoCl₂·6H₂O和GeO₂为前驱体，通过水热反应制备得到钴锗基双金属氧化物直接生长在泡沫镍上的固体，此固体即为以泡沫镍为柔性基底的双金属氧化物超级电容器电极材料，具有高电化学性能。本发明还提出了该电极材料及其应用。

技术领域

本发明属于超级电容器电极材料领域，尤其涉及一种电极材料及其制备方法、应用。

背景技术

随着化石资源的日益短缺、化石燃料的大量使用，将导致很多环境问题。因此需要注重开发和使用新能源。目前可开发和利用的绿色能源主要有：风能、水能、太阳能。然而由于发电量的大幅波动，必须有效地储存这些可再生能源产生的电力，以便按需向世界供应能源。就目前而言，电池和超级电容器就是两种应用最为广泛的储能装置，而超级电容器作为能量转换率及功率密度高，使用寿命长的储能器件，尤其符合未来发展需求。超级电容器是指相对传统电容器而言具有更高容量的一种电容器。它是介于电容器和电池之间的储能器件，既具有电容器的可以快速充放电的特点，又具有电池的特性。它具有功率密度高、充放电速度快、循环寿命长、成本低等诸多特点。按储能机理的不同，超级电容器可分为双电层电容器和赝电容电化学电容器。双电层电容器的能量储存和释放是通过电解质离子在电极材料与电解质接触的表面发生快速的吸附/脱附过程，过程中不发生氧化还原反应，双电层电容器的电极材料较多使用石墨烯、碳纳米管、活性炭等碳材料，这些材料来源广、导电性优异、成本低廉、环保，但比电容值较低，制约了它们在超级电容器中的实际应用。赝电容电化学电容器则是通过电极表面的材料与电解质之间发生快速可逆的氧化还原反应以及离子的掺杂/去掺杂过程来获得更高的容量。过渡金属的氧化物/氢氧化物，以及导电聚合物等由于其具有较高的比电容，通常用作赝电容器的电极材料。这种电容器有较高的电容值和能量密度，但同时循环寿命不高。因此，双金属氧化物/氢氧化物的实施为解决过渡金属氧化物循环性能和倍率特性不足的问题提供了一条新的途径。随着微电子器件技术的不断提高，超级电容器也开始逐步向可穿戴化，便携化，柔性化的趋势发展因此作为超级电容器核心部件的电极材料成为柔性超级电容器发展的关键因素。

然而，目前报道的大部分电极材料为粉末状，在制成电极的过程中，人们通常将粉末样品与导电剂和粘合剂混合后均匀地涂覆在导电基底上，但这些导电剂和粘合剂在电化学测试中会增加集流体和电活性物质之间的电阻，阻碍了电子的传输和电解质离子的扩散，导致活性物质的电化学性能的下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电极材料及其制备方法、应用，以泡沫镍为柔性基底，CoCl₂·6H₂O和GeO₂为前驱体，通过水热反应制备得到钴锗基双金属氧化物直接生长在泡沫镍上的固体，此固体即为以泡沫镍为柔性基底的双金属氧化物超级电容器电极材料，具有高电化学性能。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种电极材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：预处理泡沫镍；将泡沫镍放入酸性溶液中浸泡以除去其表面的氧化镍层；之后用无水乙醇、丙酮超声依次进行超声洗涤并烘干；

步骤S2：制备反应溶液：准备去离子水，同时按物料比称取CoCl₂·6H₂O和GeO₂；之后向所述去离子水中加入所述CoCl₂·6H₂O和GeO₂；之后搅拌直至完全溶解；