[发明专利]一种活性纳米多孔镍/氧化镍负载超薄钴酸镍纳米片柔性电极材料的制备方法

说明书

本发明一种活性纳米多孔镍/氧化镍负载超薄钴酸镍纳米片柔性电极材料的制备方法。该方法以自然脱合金制备的纳米多孔镍为模板，经过三电极电化学沉积，在纳米多孔镍表面长成了一层超薄超细的钴酸镍纳米片，再经热处理之后，最终得到超薄钴酸镍纳米片柔性电极材料。本发明首次以纳米级多孔为模板在其表面构建钴酸镍纳米片，实现了钴酸镍纳米片与纳米多孔的紧密结合，有利于循环稳定性的提升；制备的钴酸镍纳米片超薄，超细，仅有10～20nm厚，参与电极反应时的有效比表面积更大，活性位点更多，展现出的电化学行性能更好。

技术领域：

本发明属于超级电容器电极材料制备领域，具体的说是一种纳米多孔镍/氧化镍负载超薄钴酸镍纳米片复合电极材料的制备方法和应用。

背景技术：

随着化石燃料等不可再生能源的日渐枯竭，发展绿色可持续能源已经迫在眉睫。潮汐能、太阳能、风能等新型能源已经得到了十足的发展，这些能源的存储与传输都要用到储能器件。因此，寻找一种成本低、储量丰富、电化学性能好的储能器件成为了众多科研工作者的目标。超级电容器因其高能量密度、极快的充放电过程、较长的循环使用寿命、工作范围宽和安全系数高等特点得到了众多研究者的青睐。

对于超级电容器来说，电极材料是影响其比电容的一个重要因素。目前大规模商用的电极材料主要为碳基材料。与其它电极材料相比，碳基材料比表面积大、导电性好、热稳定性高且价格低廉是其一大特色，但是碳基材料的储能原理主要为双电层理论，存储能量较低。与碳材料相比，Ni、Co等金属氧化物和氢氧化物因其表面发生的可逆性氧化还原反应表现出了极高的理论比电容，且储量丰富、价格低廉，在超级电容器领域受到了广泛的关注。

然而，目前所制备的过渡族金属氧化物或氢氧化物大多为粉末状，必须与粘接剂混合压在泡沫镍或碳布等集流体上才能展现出电容特性。集流体和粘接剂的引入不仅会影响到电极材料的电化学性能，还在一定程度上限制了其柔韧性。因此，开发一种具有较好的电化学性能，可自立式的柔性电极材料是当下科研工作者的重点研究领域。

在先技术，公开号CN109148163A“碳布/钴酸镍/氧化镍柔性电极材料及其制备方法”，该专利中，先使用硝酸油浴清洗碳布，然后将碳布浸入到事先制备的含有尿素、十六烷基三甲基溴化铵、氯化镍和氯化钴的混合溶液中，水热反应一段时间后热处理便可制得碳布/钴酸镍电极材料。然后再将其放入硝酸镍和过硫酸钾溶液中并加入氨水，反应一段时间后煅烧便可制得碳布/钴酸镍/氧化镍柔性电极材料。该材料以碳布为基体，但碳布本身并无孔洞，不利于反应过程中离子的扩散。并且实验中用到了浓硝酸等易制爆，强腐蚀性化学药品，存在一定的安全隐患且制备步骤繁多，周期较长，对实验条件要求较为严格。

在先技术，公开号CN106564968A“一种高比表面积钴酸镍电极材料的制备方法”，该专利中，将摩尔比为1：2的四水合乙酸镍、四水合乙酸钴与聚乙烯吡咯烷酮PVP溶解于乙二醇溶剂中在150～180℃下反应1～5h，离心并干燥后将获得的粉体材料在200～500℃下煅烧60～300min便可得到钴酸镍材料。该专利中获得的钴酸镍粉体材料需要涂敷在集流体上才能使用，涂敷过程不易控制，会导致活性物质分布不均；且制备过程中用到了大量的有机溶液，增加了回收成本。

发明内容：

本发明的目的是针对当前技术中存在的不足，提供一种纳米多孔镍负载超薄钴酸镍纳米片复合电极材料的制备方法。该方法以自然脱合金制备的纳米多孔镍为模板，通过自组装的方法在纳米多孔镍表面长成了一层超薄超细的钴酸镍纳米片，再经热处理之后，最终得到超薄钴酸镍纳米片柔性电极材料。与目前报道的相比，本发明所制备的钴酸镍纳米片更加均匀，细小，并且展现出了极好的柔韧性和电化学性能，在柔性可穿戴电极领域有着良好的应用前景。

本发明的技术方案为：

一种活性纳米多孔镍/氧化镍负载超薄钴酸镍纳米片柔性电极材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

第一步，纳米多孔镍/氧化镍模板的制备