應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極，其包括集電體以及設(shè)置在集電體上的鈷酸鎳納米片陣列，所述鈷酸鎳納米片陣列包括多個鈷酸鎳納米片。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種上述電極的制備方法，該電極應(yīng)用電化學(xué)儲能裝置具有較好的電化學(xué)循環(huán)性能。
【專利說明】應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 超級電容器是一類性能介于物理電容器和二次電池之間的新型儲能器件，兼有物 理電容器高比功率和電池高比能量的特點(diǎn)。由于具有功率密度高、循環(huán)壽命長、能瞬間大 電流快速充放電、工作溫度范圍寬、安全、無污染等特點(diǎn)，超級電容器在電動汽車、不間斷電 源、航空航天、軍事等諸多領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，引起了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注，成為 當(dāng)前化學(xué)電源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。
[0003] 過渡金屬氧化物是一種超級電容器電極常用的電極活性材料，其中，鈷酸鎳 (NiC〇204)由于具有低成本，高可用性且環(huán)境友好。更為重要的是，NiC〇20 4相比于NiO和 C〇304具有更高的電導(dǎo)率和電化學(xué)反應(yīng)活性，因此，受到研究者的廣泛關(guān)注。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中電極的制備方法首先制作NiCo204顆粒，然后制成電極漿料，再將電極 漿料涂覆在泡沫鎳等集電體表面，然后干燥形成電極。然而這種方式制備的電極在電化學(xué) 循環(huán)的過程中電極活性材料的利用率不高，電化學(xué)循環(huán)性能較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，確有必要提供一種具有較高活性材料利用率且較好電化學(xué)循環(huán)性能的 應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極及其制備方法。
[0006] -種應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極，其包括集電體以及設(shè)置在集電體上的鈷酸鎳 納米片陣列，所述鈷酸鎳納米片陣列包括多個鈷酸鎳納米片。
[0007] -種應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極的制備方法，包括以下步驟： 提供鎳鹽、鈷鹽、沉淀劑以及氟化銨； 將所述鎳鹽、鈷鹽、沉淀劑以及氟化銨在水中均勻混合形成一混合液； 將一集電體放置在所述混合液中，并進(jìn)行水熱反應(yīng)獲得一電極前驅(qū)體；以及 煅燒該電極前驅(qū)體獲得所述電極。
[0008] 本發(fā)明實(shí)施例通過在鎳鹽、鈷鹽在水熱反應(yīng)的過程加入氟化銨可在集電體表面直 接形成三維多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)狀的NiC〇204納米片陣列。該種結(jié)構(gòu)可以大大縮小離子透過和傳 輸?shù)木嚯x，從而可增強(qiáng)電極活性材料的利用率，應(yīng)用該電極的電化學(xué)儲能裝置具有高的功 率、能量密度(容量)、化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性以及容量保持率。此外，該電極的制備方法簡單，成本 較低，易于重復(fù)實(shí)現(xiàn)，從而利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極制備方法的流程圖。
[0011] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極中電極活性材料的X 射線衍射圖譜（XRD)。
[0012] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制備的電極中的NiC〇204納米片陣列在不同倍率下的場發(fā) 射掃描電鏡照片（FESEM)。
[0013] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例1制備的應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極制成的電容器在5mV/ S的掃描速率下的循環(huán)伏安曲線。
[0014] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例1制備的應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極制成的電容器在在充 放電電流密度是2A/g時的充放電曲線。
[0015] 主要元件符號說明

【權(quán)利要求】
1. 一種應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極，其特征在于，包括集電體以及設(shè)置在集電體上 的鈷酸鎳納米片陣列，所述鈷酸鎳納米片陣列包括多個鈷酸鎳納米片。
2. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極，其特征在于，所述多個納米片 垂直設(shè)置在所述集電體表面。
3. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極，其特征在于，所述多個納米片 相互交叉形成一三維多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
4. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極，其特征在于，所述電極僅由所 述集電體以及所述鈷酸鎳納米片陣列組成。
5. -種應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極的制備方法，包括以下步驟： 提供鎳鹽、鈷鹽、沉淀劑以及氟化銨； 將所述鎳鹽、鈷鹽、沉淀劑以及氟化銨在水中均勻混合形成一混合液； 將一集電體放置在所述混合液中，并進(jìn)行水熱反應(yīng)獲得一電極前驅(qū)體；以及 煅燒該電極前驅(qū)體獲得所述電極。
6. 如權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極的制備方法，其特征在于，所述 沉淀劑為尿素。
7. 如權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極的制備方法，其特征在于，所述 氟化銨的的摩爾含量大于等于所述鈷鹽和鎳鹽中鈷和鎳總的摩爾含量。
8. 如權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極的制備方法，其特征在于，所述 混合液形成的過程具體包括以下步驟： 將所述鎳鹽以及鈷鹽在水混合形成一第一溶液；以及 將所述沉淀劑以及氟化銨加入到所述第一溶液中均勻混合形成所述混合液。
9. 如權(quán)利要求8所述的應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極的制備方法，其特征在于，先將 所述沉淀劑加入到所述第一溶液中，然后再加入所述氟化銨形成所述混合液。
10. 如權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極的制備方法，其特征在于，所述 煅燒的溫度為250°C至350°C。
11. 如權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于電化學(xué)儲能裝置的電極的制備方法，其特征在于，所述 鎳鹽、鈷鹽以及沉淀劑的摩爾比為1 :2 :1~8。
【文檔編號】H01G11/26GK104377040SQ201410661077
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】金玉紅, 王莉, 何向明, 李建軍, 尚玉明, 張玉峰, 趙鵬, 劉恒偉, 高劍, 王要武 申請人:江蘇合志鋰硫電池技術(shù)有限公司, 江蘇華東鋰電技術(shù)研究院有限公司, 清華大學(xué)