[发明专利]一种无粘结剂电极材料、其制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种无粘结剂电极材料的制备方法，包括以下步骤：S1)将三维导电集流体基底浸泡在含有镍源、沉淀剂与形貌调节剂的溶液中进行水热反应或溶剂热反应，得到中间体；S2)在保护气氛中，将所述中间体与磷源互不接触进行热处理，得到无粘结剂电极材料。与现有技术相比，本发明通过简单的两步法在三维导电集流体基底上直接生长Ni(OH)₂/Ni₂P复合材料不仅避免了粘结剂和导电剂的使用，而且复合材料中的Ni₂P具有高的导电性，Ni(OH)₂具有高理论容量、良好的电化学活性、较低的成本，从而使得到的无粘结剂电极材料具有较高的性能，在超级电容器领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于超级电容器技术领域，尤其涉及一种无粘结剂电极材料、其制备方法及应用。

背景技术

为了减少对化石燃料的依赖，迫切需要开发可再生/可持续能源以及用于能源储存/转换的设备。近年来，超级电容器因其优异的性能，如高的功率密度、快速的充放电速率、安全环保，长的循环寿命等，引发了广泛研究，并已广泛应用于便携式电子产品和电动汽车等领域。

超级电容器的电化学性能与电极材料密切相关。其中，氢氧化镍因高理论容量、较高的电化学活性及价格低廉等优点，常被用于超级电容器的电极材料，然而，由于其导电性差，反应动力学较慢，导致其实际的电化学性能不理想。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种无粘结剂电极材料、其制备方法及应用，该无粘结剂电极材料具有较高的导电性、较高的理论容量与良好的电化学活性。

本发明提供了一种无粘结剂电极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1)将三维导电集流体基底浸泡在含有镍源、沉淀剂与形貌调节剂的溶液中进行水热反应或溶剂热反应，得到中间体；

S2)在保护气氛中，将所述中间体与磷源互不接触进行热处理，得到无粘结剂电极材料。

优选的，所述三维导电集流体基底选自泡沫金属或金属网；所述镍源选自硝酸镍；所述沉淀剂选自尿素；所述形貌调节剂选自氟化铵；所述磷源选自次磷酸钠。

优选的，所述溶液中镍源的浓度为0.02g/ml～0.04g/ml；所述溶液中沉淀剂的浓度为0.005～0.02mg/ml；所述溶液中形貌调节剂的浓度为0.001～0.005g/ml；所述溶液的溶剂为水和/或乙醇。

优选的，所述水热反应或溶剂热反应的温度为150℃～170℃；所述水热反应或溶剂热反应的时间为3.5～4.5h。

优选的，所述三维导电集流体基底先进行超声清洗与干燥后，再浸泡再含有镍源、沉淀剂与形貌调节剂的溶液中进行水热反应或溶剂热反应；

水热反应或溶剂热反应后将反应后的三维导电集流体基底在水中超声处理后，洗涤，干燥得到中间体。

优选的，所述中间体与三维导电集流体基底的质量差与磷源的质量比为1：(10～20)。

优选的，所述热处理的温度为300℃～400℃；所述热处理的时间为1～3h；所述热处理的升温速率为1.5～2.5℃/min。

优选的，所述热处理在管式炉中进行；所述磷源位于管式炉的上游；所述磷源与中间体之间的距离为4～5cm。

本发明还提供了一种无粘结剂电极材料，包括三维导电集流体基底与负载在三维导电集流体基底上的Ni(OH)₂/Ni₂P复合材料。

本发明还提供了一种超级电容器，包括上述的无粘结剂电极材料。