[发明专利]一种高性能超级电容器电极材料及其制备方法

说明书

本发明的目的是针对目前超级电容器电极材料存在的比表面积小、导电性不佳、结构稳定性差等缺点，综合运用镍泡沫基底锚定和多级孔碳涂层两种策略，提供一种高性能超级电容器电极材料及其制备方法。所制备的负载在镍泡沫上的多级孔碳涂层CoNiMn‑S纳米线材料用作超级电容器电极材料时表现出高的比电容、良好的倍率性能、低的传输阻力、优异的循环稳定性能，在超级电容器领域具有巨大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及超级电容器电极材料领域。

背景技术

超级电容器是一种新型绿色环保储能器件，具有充放电速度快、效率高、循环寿命长、使用温度范围宽、安全性好、对环境无污染等优点，在燃料电池车、混合动力电动车、公交车、车辆低温启动、太阳能系统蓄电装置、大功率快速充电电源等方面具有广泛的应用前景。

电极材料是决定超级电容器性能的关键因素。目前超级电容器电极材料存在的比表面积小、导电性不佳、结构稳定性差等缺点，其性能有待提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)低聚酚醛树脂的制备：将苯酚和甲醛溶解在氢氧化钠溶液中，加热搅拌制得低聚酚醛树脂；

(2)多级孔碳材料的制备：将模板剂P123和F127加入到步骤(1)所制备的低聚酚醛树脂中，搅拌反应完成并冷却到室温后，将所得产物转移到水热釜中，水热反应完成并冷却到室温后，分离出固体产物，将其在惰性气体保护下焙烧，冷却后研磨成粉末，即得到多级孔碳材料；

(3)前驱体的制备：将钴盐、镍盐、锰盐、尿素、NH₄F加入到去离子水中，制得CoNiMn前驱体；

将所述CoNiMn前驱体转移到水热釜中，再加入镍泡沫，充分反应后，将滤出产物进行清洗，即得负载在镍泡沫载体上的CoNiMn前驱体；

(4)负载在镍泡沫上的多级孔碳涂层CoNiMn-S纳米线的制备：将步骤(2)所制备的多级孔碳材料加入到Na₂S·9H₂O水溶液中，再加入步骤(3)所制备的负载在镍泡沫载体上的CoNiMn前驱体，混合物水热反应完成后，冷却到室温，将产物进行过滤、水洗、干燥后，即得到负载在镍泡沫上的多级孔碳涂层钴镍锰硫化物纳米线复合电极材料(CoNiMn-S@HPC)。

进一步，步骤(1)所述氢氧化钠溶液的用量为每1g苯酚使用浓度为0.5M的氢氧化钠溶液4～6ml；

进一步，步骤(1)甲醛溶液用量为每1g苯酚使用浓度为37～40％的甲醛溶液2.5～4.5ml；

进一步，步骤(1)制备时，将苯酚和甲醛溶解在氢氧化钠溶液中，65～75℃加热搅拌0.4～0.7h即得。

进一步，步骤(1)使用的苯酚、步骤(2)使用的P123、步骤(2)使用的F127的质量比依次为1:0.6～0.9:1.1～1.5；

进一步，步骤(2)在制备时，将模板剂P123、F127和低聚酚醛树脂混合后，65～75℃搅拌2～4h，冷却到室温后，将所得溶液转移到水热釜中，100～130℃水热反应10～18h，冷却到室温，将所得产物进行过滤、清洗，50～80℃真空干燥6～24h，在惰性气体保护下550～800℃焙烧1.5～5h，冷却到室温，研磨成粉末，即得到多级孔碳材料；所述惰性气体为氮气或氩气。

进一步，步骤(3)所述钴盐为Co(NO₃)₂·6H₂O、CoCl₂·6H₂O或Co(CH₃COO)₂·4H₂O；