專利名稱：一種高比電容中空氧化鎳?yán)w維電極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種電極的制備方法，具體地說涉及一種高比電容中空氧化鎳?yán)w維電極的制備方法
背景技術(shù)：
超級電容器是上世紀(jì)七、八十年代發(fā)展起來的一種新型儲能裝置，它具有充電時間短、使用壽命長、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點。超級電容器主要以炭材料及過渡金屬氧化物為電極。專利CN101383231以單層石墨材料為電極材料，制備的超級電容器電極具有高的能量密度和功率密度，但是，單層石墨的制備工藝復(fù)雜，不易于工業(yè)化生產(chǎn)。專利CN101286418以二氧化錳為正極材料，高比表面炭材料為負(fù)極材料制備的電容器單體電壓達到2V，比電容高于石墨電極材料，專利CN101246778以氧化亞鈷為陽極，活性炭材料為陰極制備的電容器工作電壓高，能量密度大，但是以氧化錳與氧化亞鈷為電極成本高也不易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。過渡金屬氧化物電極具有贗電容，因此，過渡金屬氧化物為電極制備的電容器其比電容遠(yuǎn)高于炭材料為電極制備的電容器。氧化鎳作為過渡金屬氧化物同樣具有贗電容。在金屬炭質(zhì)材料基體表面電化學(xué)沉積氧化鎳，制備的氧化鎳電容器具有高的比電容。但是，傳統(tǒng)的電沉積制備氧化鎳工藝，無法除去基體，使得電容量減小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高比電容的中空氧化鎳?yán)w維電極的制備方法。本發(fā)明制備方法如下(1)以NiSO4 · 6H20、NiCl2 · 6H20、硼酸和十二烷基硫酸鈉配制成以水為溶劑的電鍍液，其中NiSO4 · 6H20濃度為80 800g/L, NiCl2 · 6H20濃度為20 200g/L,硼酸濃度為 10 100g/L,十二烷基硫酸鈉濃度為0. 1 2g/L ；(2)將炭質(zhì)纖維使用蒸餾水進行超聲處理，將處理過的炭質(zhì)纖維作為陰極，鎳片作為陽極放入步驟(1)制備好的電鍍液中，恒電流電鍍10 300min，取出纖維用蒸餾水洗滌至無鍍液殘留，將洗滌后的纖維置于80 100°C下干燥2 10h，干燥后的纖維置于500 1000°C下，灼燒10 200min，得到中空氧化鎳?yán)w維；(3)將中空氧化鎳?yán)w維研磨成粒度為1-100 μ m的粉末，中空氧化鎳?yán)w維粉末與聚四氟乙烯、導(dǎo)電碳黑混合，滴加無水乙醇將上述混合物攪拌至漿狀，烘干后得到固體粉末， 稱取烘干后得到按固體粉末泡沫鎳片=0. 8-5mg 0. 5-3. 2cm2，將固體粉末壓制在泡沫鎳片上制備出中空氧化鎳?yán)w維電極；所述的中空氧化鎳?yán)w維粉末、聚四氟乙烯與導(dǎo)電碳黑的質(zhì)量比為中空氧化鎳?yán)w維粉末聚四氟乙烯導(dǎo)電碳黑=8-9 0. 5-1 0. 5-1。所述的炭質(zhì)纖維為中間相浙青炭纖維，通用級浙青炭纖維，聚丙烯腈(PAN)基炭纖維、粘膠基炭纖維或酚醛基炭纖維中的一種。本發(fā)明采用如下測試方法
以所制電極為工作電極，鉬電極片為對電極，KOH溶液為電解液，以Hg/HgO為參比 電極，構(gòu)成三電極測試系統(tǒng)，恒電流充放電測試比電容。本發(fā)明取得了以下效果1、本發(fā)明制備的電極成分為氧化鎳(見圖1)。2、本發(fā)明制備的氧化鎳電極具有優(yōu)良的電化學(xué)性能(見圖2，3)，比電容可以達到 8IOF g-1。3、本發(fā)明所述的方法工藝簡單、便于工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1是實施例1得到中空氧化鎳?yán)w維X射線衍射2是實施例1得到的中空氧化鎳?yán)w維充放電曲線3是實施例1得到的中空氧化鎳?yán)w維循環(huán)伏安曲線4是實施例1得到中空氧化鎳?yán)w維徑向掃描電鏡5是實施例3得到中空氧化鎳?yán)w維徑向掃描電鏡6是實施例3得到中空氧化鎳?yán)w維X射線衍射圖。
具體實施例方式為了更好理解本發(fā)明內(nèi)容，下面通過具體實施例對本發(fā)明進一步說明，但是本發(fā) 明要求保護的范圍并不局限于實施例所述的范圍。實施例1本實施例中所使用的電鍍液以水為溶劑，成份為
NiSO4 6H20(270 g/L)
NiCl2 6H20(70 g/L)
硼酸(40 g/L)
十二烷基硫酸鈉(0. 2 g/L)，本實施例使用的炭質(zhì)纖維為通用級浙青炭纖維；制備過程將通用級浙青炭纖維作為陰極，鎳片作為陽極浸入電鍍液中，以恒定電 流密度lA/m2，電鍍30min，取出纖維用蒸餾水洗滌至無鍍液殘留，置于干燥箱中100°C下干 燥池，干燥后的纖維置于馬弗爐中1000°C下灼燒池，即得到中空氧化鎳?yán)w維(見圖4)。將 中空氧化鎳?yán)w維研磨成粒徑為20-50um的粉末，將中空氧化鎳?yán)w維粉末與聚四氟乙烯、導(dǎo) 電碳黑以8 1 1的質(zhì)量比進行混合，滴加無水乙醇將上述混合物攪拌至漿狀，烘干后將 2mg的固體粉末壓制在1. 25cm2的泡沫鎳片上制成電極，以Hg/HgO為參比電極，鉬電極片為 對電極，KOH溶液為電解液，利用恒電流充放電測試比電容。電容按照下述公式計算
權(quán)利要求
1.一種高比電容中空氧化鎳?yán)w維電極的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)以NiSO4· 6H20、NiCl2 · 6H20、硼酸和十二烷基硫酸鈉配制成以水為溶劑的電鍍液， 其中NiSO4 · 6H20濃度為80 800g/L, NiCl2 · 6H20濃度為20 200g/L,硼酸濃度為10 100g/L，十二烷基硫酸鈉濃度為0. 1 2g/L ；(2)將炭質(zhì)纖維使用蒸餾水進行超聲處理，將處理過的炭質(zhì)纖維作為陰極，鎳片作為陽極放入步驟(1)制備好的電鍍液中，恒電流電鍍10 300min，取出纖維用蒸餾水洗滌至無鍍液殘留，將洗滌后的纖維置于80 100°C下干燥2 10h，干燥后的纖維置于500 1000°C下，灼燒10 200min，得到中空氧化鎳?yán)w維；(3)將中空氧化鎳?yán)w維研磨成粒度為1-100μ m的粉末，中空氧化鎳?yán)w維粉末與聚四氟乙烯、導(dǎo)電碳黑混合，滴加無水乙醇將上述混合物攪拌至漿狀，烘干后得到固體粉末，稱取烘干后得到按固體粉末泡沫鎳片=0. 8-5mg 0. 5-3. 2cm2，將固體粉末壓制在泡沫鎳片上制備出中空氧化鎳?yán)w維電極；所述的中空氧化鎳?yán)w維粉末、聚四氟乙烯與導(dǎo)電碳黑的質(zhì)量比為中空氧化鎳?yán)w維粉末聚四氟乙烯導(dǎo)電碳黑=8-9 0.5-1 0.5-1。
2.vk如權(quán)利要求1所述的一種高比電容中空氧化鎳?yán)w維電極的制備方法，其特征在于所述的炭質(zhì)纖維為中間相浙青炭纖維，通用級浙青炭纖維，聚丙烯腈基炭纖維、粘膠基炭纖維或酚醛基炭纖維中的一種。
全文摘要
一種高比電容中空氧化鎳?yán)w維電極的制備方法是以NiSO4·6H2O、NiCl2·6H2O、硼酸和十二烷基硫酸鈉配制成以水為溶劑的電鍍液，將處理過的炭質(zhì)纖維作為陰極，鎳片作為陽極放入電鍍液中，恒電流電鍍，取出纖維用蒸餾水洗滌至無鍍液殘留，將洗滌后的纖維置下干燥，干燥后的纖維置灼燒1得到中空氧化鎳?yán)w維；將中空氧化鎳?yán)w維研磨成粉末，中空氧化鎳?yán)w維粉末與聚四氟乙烯、導(dǎo)電碳黑混合，滴加無水乙醇將上述混合物攪拌至漿狀，稱取烘干后得到固體粉末壓制在泡沫鎳片上制備出中空氧化鎳?yán)w維電極；本發(fā)明具有優(yōu)良的電化學(xué)性能，比電容高工藝簡單的優(yōu)點。
文檔編號H01G9/04GK102364649SQ20111031907
公開日2012年2月29日 申請日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者劉均慶, 史景利, 宋燕, 翟曉玲, 郭全貴 申請人:中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所