一种掺Mg纳米球形花状α‑Ni(OH)2电极材料是Ni1‑xMgx(OH)2置换型固溶体，其中0.01≤X≤0.4，Mg均匀掺杂于α‑Ni(OH)2中，结构呈球形花状，颗粒直径为1‑10µm。本发明专利技术具有反应温度温和，电化学性能好的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于一种，具体涉及一种掺杂Mg的纳米球形花状a -Ni (OH)2。
技术介绍
超级电容器具有高功率密度、长循环寿命、无污染、工作温度范围宽的优点，广泛应用于电动汽车、通讯、消费和娱乐电子、信号监控等领域。超级电容器的电极材料主要有碳基材料、导电聚合物及其复合材料和过渡金属化合物及其复合材料。Ni (OH)2电极材料具有价格低廉、比电容数值高等优异特性，具有极高的商业价值和应用前景。Ni(OH)2W α型和β型两种晶体结构。β-Ni (OH) 2/β-N10H电对反应中理论电子转移数为0.8个，其质量比容量低；另外，在充放电过程中由于0-附(0!1)2活性物质的体积反复收缩和膨胀造成脱落，从而影响电极的循环寿命。a -Ni (OH)2在某些方面较P-Ni(OH)2具有更多的优点。a -Ni (OH) J γ -N10H电对的充放电循环不会发生电极膨胀，可逆性好；a -Ni (OH) 2/γ-N10H电对反应中理论电子转移数为1.67，其质量比容量高。但是，a-Ni (OH)2在碱性电解液中不稳定，a -Ni (OH) 2/γ-N10H电对迅速地老化转化为β -Ni (OH)2/ β -N10H电对，电极材料的比容量衰减严重。研究表明，可以将+3价金属阳离子或+2价金属阳离子掺入到Ni(OH)^aB格中，得到结构稳定的α-Ni (OH) 2。在本专利技术之前，申请号为00123599.0的专利技术专利中，采用共沉淀、过滤、干燥的方法制备得到掺杂Al、Co、Fe、Mn、In及Ga的球形a -Ni (OH)20该材料充电效率高，放电深度大，大电流充放电性能优良。申请号为201210357142.4的专利技术专利中，采用丙三醇为反应溶剂，尿素为沉淀剂，在100_210°C溶剂热条件下制备球形a-Ni(0H)2。该活性材料在充放电电流密度为lA/g时，其比容量达到1177F/g。申请号为200410045467.4的专利中，研究人员在60-70°C下，利用正丁醇和十六烷基三甲基溴化铵为辅料，采用共沉淀、过滤、干燥的方法制备得到掺杂Al、Co、Fe、Mg及Zn的非晶体a-Ni(0H)2。该材料比容量高，循环性能好。然而，在上述专利中，反应温度相对较高，而且使用有机溶剂或者表面活性剂，导致后处理水消耗大或溶剂、表面活性剂残留，从而影响材料的电化学性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种反应温度温和，电化学性能好的掺Mg纳米球形花状a -Ni (OH)2。本专利技术的掺Mg纳米球形花状a -Ni (OH)2电极材料是Ni i xMgx (OH)2置换型固溶体，其中0.01彡X彡0.4，Mg均匀掺杂于a -Ni (OH) 2中，结构呈球形花状，颗粒直径为1_10 μπι。本专利技术电极材料的制备方法包括如下步骤:(I)将水溶性镍盐溶解在去离子水中，搅拌均匀配制成浓度为0.1?2mol/L的溶液；(2)将水溶性镁盐溶解在去离子水中，搅拌均匀配制成浓度为0.1?2mol/L的溶液；(3)在磁力搅拌器不断搅拌下，将步骤(2)制备的镁盐溶液混入步骤(I)制备的镍盐溶液中，制得混盐溶液，其中/{ +}摩尔比为0.01?0.4 ;(4)在磁力搅拌器不断搅拌下，将浓度为I?1wt %沉淀剂缓慢滴入步骤(3)的混盐溶液中，反应完成后陈化2?8小时，最终得到共沉淀生成物。其中沉淀剂加入速率是每Iml混盐溶液中每小时加入0.3-0.4mL，反应温度为15?35°C ；(5)将步骤(4)得到的共沉淀生成物水洗、过滤，经40?80°C干燥，得到掺杂Mg的纳米球形花状α-Ni (OH)2电极材料。如上所述的水溶性镍盐为Ni (N03)2、NiSOjP NiCl 2中的一种。如上所述的水溶性镁盐为Mg(N03)2、MgSOjP MgCl 2中的一种。如上所述的沉淀剂为尿素、氨水中的一种。本专利技术所提出的制备纳米球形花状a -Ni (OH)2的工艺具有以下优点:(I)制备的材料在外观上保持了球形a -Ni (0队的形貌，从而使它具有较高的流动性；在微观上，这种a-Ni (OH)2不是由致密的a-Ni (OH) 2晶体堆积而成，而是由很多相互交错的掺杂Mg的纳米a -Ni (OH)2薄片按照一定顺序堆积，形成具有一定孔隙结构的纳米颗粒。即使掺杂元素摩尔比达到40%时，掺杂元素也能均匀地分布在a-Ni (0!1)2晶格中，没有发生偏析现象。这种均匀的孔隙结构有助于电解液离子在电极材料内部的扩散，从而提高电极材料的倍率性能和大电流充放电性能。(2)本专利技术提出的制备工艺符合“绿色化学”的原则。以单一水为溶剂，在常温条件下利用共沉淀工艺对a-Ni (OH) 2进行取代改性。反应体系没有添加有机溶剂和表面活性剂，降低了材料后续处理过程水的消耗；同时，反应在常温条件下进行，无须加热或制冷，节约能源。【附图说明】图1是本专利技术实施例1提供的掺杂Mg的纳米球形花状a-Ni (OH) 2电极材料的扫描电镜照片。图2是本专利技术实施例1提供的掺杂Mg的纳米球形花状a-Ni (OH) 2电极材料的恒电流放电曲线。图3是本专利技术实施例2提供的掺杂Mg的纳米球形花状a-Ni (OH)2电极材料的扫描电镜照片。图4是本专利技术实施例2提供的掺杂Mg的纳米球形花状a-Ni (OH) 2电极材料的恒电流放电曲线。图5是本专利技术实施例3提供的掺杂Mg的纳米球形花状a-Ni (OH) 2电极材料的扫描电镜照片。图6是本专利技术实施例3提供的掺杂Mg的纳米球形花状a-Ni (OH) 2电极材料的恒电流放电曲线。图7是本专利技术实施例4提供的掺杂Mg的纳米球形花状a-Ni (OH) 2电极材料的扫描电镜照片。图8是本专利技术实施例4提供的掺杂Mg的纳米球形花状a-Ni (OH) 2电极材料的恒电流放电曲线。图9是本专利技术实施例5提供的掺杂Mg的纳米球形花状a-Ni (OH) 2电极材料的扫描电镜照片。图10是本专利技术实施例5提供的掺杂Mg的纳米球形花状a -Ni (OH)2电极材料的恒电流放电曲线。具体实施方案下面通过实施例进一步说明本专利技术所提供的方法，本专利技术不限于此。实施例1:量取36mL 0.5mol/L的NiClyK溶液于200mL烧杯中，然后混入4mL0.5mol/L的MgCl2水溶液，使溶液中/+ = 0.1，将烧杯置于20°C恒温水浴中，在磁力搅拌器不断搅拌下，缓慢滴入30ml、5wt %的氨水溶液沉淀剂，其加入速率为每Iml混盐溶液中每小时加入0.4mL，滴定完毕后继续于恒温水浴中陈化6小时。反应后产物用去离子水洗涤、过滤，经60°C干燥，得到掺杂Mg的纳米球形花状a -Ni (OH)2电极材料。将Ni (OH)2电极材料与乙炔黑、PTFE按照85:10:5的比例均匀混合制成膏状，均匀涂布于Icmxlcm泡沫镍集流体上，在1MPa的压力下压制成片。电化学性能测试采用三电极体系，a -Ni (OH)2电极材料为工当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种掺Mg纳米球形花状α‑Ni(OH)2电极材料，其特征在于掺Mg纳米球形花状α‑Ni(OH)2电极材料是Ni1‑xMgx(OH)2置换型固溶体，其中0.01≤X≤0.4，Mg均匀掺杂于α‑Ni(OH)2中，结构呈球形花状，颗粒直径为1‑10µm。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓敏，袁淑霞，吕春祥，
申请(专利权)人：太原理工大学，中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：山西;14
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