[发明专利]一种高性能纳米片自组装异质结构电极材料的制备方法

说明书

本发明属于电极材料制备领域，具体地而言为一种高性能纳米片自组装异质结构电极材料的制备方法。该方法包括：对泡沫镍预处理，将2‑3mmol氯化镍、4‑5 mmol氯化钴，0.6‑1.0 g氟化铵，1‑1.5 g尿素溶入60‑100 ml水中，搅拌、反应、冷却、清洗以及干燥得到制备的样品；将10‑12 mmol硫化钠溶于60‑70ml去离子水中，磁力搅拌45min,然后将制备的样品转入此溶液中，转入反应釜中，并在120℃下保温6 h,自然冷却到室温，用无水乙醇和去离子水进行清洗3次；最后在以上制备好的样品表面生长一层NiMoO4的纳米片。很好的提升了电极材料的比电容、以及循环稳定性等问题。

技术领域

本发明属于电极材料制备领域，具体地而言为一种高性能纳米片自组装异质结构电极材料的制备方法，可用于电容器等相关领域。

背景技术

如今，不可再生能源的日益消耗，导致环境污染加剧，不能满足可持续发展的要求。众所周知，能源材料是推动工业和经济发展的重要支柱。如何开发绿色可再生能源及无污染型储能设备已成为解决能源危机的首要问题。因此，近年来人们使用自然资源方式发电，逐步代替传统的不可再生资源的使用。但是，上述自然资源易受到多种因素的限制，不能提供稳定的功率。所以，迫切需要研究可替代的电极材料，进而提升资源转换率和材料的循环寿命。作为新型的、可替代的储能设备，需要具有较高的能量密度和功率密度，来取代当前的储能装置。超级电容器的电荷转移仅局限于电解质/电极界面处，不会在电极材料内发生离子扩散。因此短时间内能够储存和释放大量电荷，从而产生高功率密度。同时，在电荷存储过程中不会破坏电极材料的结构，具有优异的长循环寿命。在电子产品、电动汽车等能量储存领域具有良好的应用前景。基于电荷存储机制，超级电容器可分为两类：双电层电容器和赝电容器。双电层电容器通过电荷在电极和电解质界面双电层中的静电积聚来存储电能。赝电容器的能量存储机制是表面法拉第电子向金属离子的转移过程，可以通过离子嵌入或脱出来实现。但通常较低的能量密度，限制了它们的实际应用。超级电容器作为一种新型的储能装置其具传统电池的高能量密度以及长循环寿命。二次电池能量密度高（30-200 Wh kg^-1），但功率密度较低（ 1 kW kg^-1）；而且在充放电过程中产生的相变通常会引起电极结构变化，从而导致其较低的功率密度（〜1 Wh kg^-1）和较短的循环寿命。超级电容器具有能量密度高、充放电速率快、安全性高以及工作温度范围广等特点，已成为最有前景的储能器件之一。然而其较低的能量密度限制了其进一步的实际应用，因此，如何提高超级电容器的能量密度变得十分重要。在葛洪过渡族金属化合物中，镍-钴硫化物基化合物通常具有更高的比电容比相应的单组分金属氧化物，由于其良好的电导性和丰富的氧化还原反应。目前，已经广泛研究了NiCo₂S₄基材料及其异质结构作为电极材料并用于超级电容器。基于电极材料的形貌具有非常大影响对材料的电化学性能。通常提升电极材料的电化学性能的方法主要包括掺杂，构筑异质结构等。在各种方法中，异质结构往往被认为是最有效的方法之一，由于异质结构通常具有大量的反应界面以及大量的反应活性位点，此外，异质结构的构筑通常比较的简单而且容易控制，这为制备各种具有丰富界面的电极材料的制备提供了一种有效的方法。首先材料的界面制备方法为首先制备单一的电极材料。然后通过二次生长的方式来构筑异质结构。另外，采用这种方式构筑的异质结构一方面其形貌能够被很好的控制，其次理性的设计这种富有界面特征的异质结构的电极可以极大的提升电极材料的电化学性能。同时，也在很多程度上能够很好的优化电极材料的结构特征。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种高性能纳米片自组装异质结构电极材料的制备方法，解决材料能量密度低，循环性能差，导电性能不好等问题。

本发明是这样实现的，一种高性能纳米片自组装异质结构电极材料的制备方法，

一种高性能纳米片自组装异质结构电极材料的制备方法，该方法包括：

步骤一：泡沫镍预处理。一块4×4.5cm的泡沫镍首先放入含有60ml去离子水中超声半小时,然后用酒精进行超声处理半小时，最后将泡沫镍放入到真空干燥箱中在60℃下干燥12h；