[发明专利]一种纳米针锥镍基底上制备柔性电极的方法

说明书

本发明涉及一种纳米针锥镍基底上制备柔性电极的方法，属于电极材料技术领域。本发明采用恒电流阴极电沉积的方式制备纳米针锥镍，并通过结晶调整剂调控纳米针锥镍阵列的大小和分布均匀性，制备的镍纳米针锥的大小均一，分布均匀，尺寸大小约为150nm到200nm。采用恒电流阳极电沉积的方式在纳米针锥镍上制备了纳米尺寸的锰氧化物正极材料。在平整的基底上生长出锥状镍阵列后，纳米尺寸的锰氧化物附着在锥镍上生长，形成柔性锰氧化物正极，组装成锌锰二次电池，放电比容量达210mAh/g。本发明能够缓解正负极材料脱落、粉化等问题，提升正负极材料的稳定性和电池的电化学性能，这对于锌离子电池的实际应用具有一定的价值。

技术领域

本发明属于电极材料技术领域，具体涉及一种纳米针锥镍基底上制备柔性电极的方法。

背景技术

锂离子电池已广泛应用于各种储能设备中，但是，由于其锂负极金属易发生氧化自燃的现象，存在一定的安全隐患。近年来，电池安全性越来越受到人们的关注，锌离子电池相对于锂离子电池，具有安全性能高、理论容量大和成本低等特点，因此受到了广泛的关注。

锌离子电池在替代锂离子电池方面具有一定的优势，但是，锌离子正负极材料的粉化及脱落等是制约锌离子电池的电学性能的重要影响因素。锌离子电池在循环过程中会产生一定的结构变化，导致正负极材料的活性物质脱落、粉化等问题，电池的容量会快速衰减，影响锌离子电池的实际应用。目前大部分的研究是通过纳米材料的包覆、制备多样纳米球、纳米棒等方式减小正负极材料的活性物质脱落、粉化等问题。例如，通过加入石墨烯、碳胶囊包覆、沉积导电聚合物等物质，采用原位生长、水热合成等方式，在活性物质表面形成导电网络，减少材料脱落损失，保护活性物质的结构稳定性，然而这些方法制备过程复杂，成本高，且不利于工业化生产。因此，亟需一种制备过程简单，成本低的方式来减小正负极材料的活性物质脱落、粉化等问题，提升正负极材料的稳定性和电池的电化学性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的正极、负极材料与基底结合力不好的问题，提供一种纳米针锥镍基底上制备柔性电极的方法。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种纳米针锥镍基底上制备柔性电极的方法，包括以下步骤：

S1：采用恒电流阴极电沉积的方式在柔性导电基底上制备纳米针锥镍，具体为：阳极采用纯镍板，阴极采用柔性导电基底，电镀液采用去离子水配置，电镀液的组成成分为：镀液的主盐为1.5mol/L的氯化镍，缓冲剂为0.5mol/L的硼酸，结晶调整剂的含量为4mol/L；

S2：采用恒电流阳极电沉积的方式在纳米针锥镍上制备锰氧化物电极材料，具体为：阳极采用纳米针锥镍，阴极采用镀铑不溶性钛网电极，电镀液采用去离子水配置，电镀液的组成成分为：镀液的主盐为0.3mol/L的硫酸锰，缓冲剂为0.5mol/L的硼酸；

S3：采用恒电流阴极电沉积的方式在纳米针锥镍上制备锌电极材料，具体为：阳极采用纯锌板，阴极采用纳米针锥镍，电镀液采用去离子水配置，电镀液的组成成分为：镀液的主盐为0.5mol/L的硫酸锌，缓冲剂为0.5mol/L的硼酸，导电盐为0.5mol/L的硫酸钠。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，步骤S1之前还包括步骤S0：对柔性导电基底依次进行除油处理、微蚀处理和预浸处理。

进一步的，步骤S1中的电镀条件为：电沉积镀液温度为55℃，电流密度为1.5A/dm2，通电后电镀5分钟，取出阴极并用去离子水冲洗后，吹干保存。

进一步的，步骤S2中的电镀条件为：电沉积镀液温度为25℃，电流密度为0.5A/dm2，通电后电镀1分钟，取出阳极，并用去离子水冲洗后，吹干保存。

进一步的，步骤S3中的电镀条件为：电沉积镀液温度为25℃，电流密度为0.25A/dm2～4A/dm2.，通电后电镀30分钟，取出阴极，并用去离子水冲洗后，吹干保存。