一种用于超级电容器的MnSe/Ni电极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用作超级电容器的MnSe/Ni电极材料及其制备方法。该材料为电极活性物质MnSe成膜状结构附着在衬底网状Ni上。其制备步骤为将硒粉、四水合氯化亚锰、硼氢化钠和乙醇胺溶剂在高压水热釜中混合，加入生长衬底镍网，一定温度下反应形成。将本发明专利技术制得的MnSe/Ni用作超级电容器电极材料，其5 mV s

MnSe/Ni electrode material used for super capacitor and preparation method thereof

The invention discloses a MnSe/Ni electrode material used as a super capacitor and a preparation method thereof. The material is a membrane structure of the electrode active substance MnSe, and is attached to the substrate mesh Ni. The preparation steps of selenium powder, four hydrated manganese chloride, sodium borohydride and ethanol amine solvent in the high-pressure hot water kettle in mixing, adding growth substrate of nickel net, forming reaction under a certain temperature. The prepared MnSe/Ni as electrode material of super capacitor, the 5 mV s

【技术实现步骤摘要】
一种用于超级电容器的MnSe/Ni电极材料及其制备方法
本专利技术涉及电池领域，尤其涉及用作超级电容器的电极材料及其制备方法。
技术介绍
超级电容器是一种新型储能器件，它采用具有高比表面积的多孔碳材料作为电极或利用电极活性物质进行欠电位沉积，使其发生快速、可逆的化学吸附/脱附或氧化/还原反应来获得法拉第数量级的电容量，因此它既具有电池的能量贮存特性，又具有电容器的功率特性，它比传统电解电容器的比能量高上千倍，而漏电电流小数千倍，可充放电10万次以上而不需要维护和保养，可用于极大电流瞬间放电的工作状态、而不易产生发热着火等现象。鉴于超级电容器具有高比功率、循环寿命长、使用温度范围宽、充电时间短、绿色环保等优异特性，目前在很多领域都受到广泛关注，它既可以应用于消费类电子产品领域，又可以应用于太阳能能源发电系统、智能电网系统、新能源汽车、工业节能系统、脉冲电源系统等众多领域。而电极材料是决定超级电容器性能的最重要因素之一，从国、内外的超级电容器产品来看，其电极材料主要采用传统碳系材料，产品的能量密度低。自从加拿大Conway为首的课题组进行以氧化钌等过渡金属氧化物电极材料的研究，发现有着多种价态的过渡金属氧化物、由于具备赝电容性质、能同时提供较高的能量密度、其电容量是传统碳系材料的双电层电容的10～100倍、且此类电极材料具有高度的充放电可逆性，是前景非常光明的超级电容器电极材料。在过渡金属氧化物中，RuO2有着很高的比电容，但是它很高的成本、很低的储量及会带来严重的环境污染限制了它的实际应用。其他过渡金属氧化物比如MnO2，NiO和Co3O4，也被广泛研究，这些电极材料比起RnO2来说，在能量密度相对低，其中MnO2有丰富的储量、较低的成本、环境友好、具有高理论比电容值，可由于其导电性很差导致其实际比电容较低。基于以上，为了得到各方面具有更好特性的超级电容器电极材料，开发新的电极材料可以考虑两种途径，一是寻找新材料；二是对已有材料进行复合，通过材料间的协同作用克服单组分的缺点，以期得到理想的电极材料。其中新材料除了本身可以作为超级电容器电极材料，其和传统材料的复合可以带来更多可能的选择。不断开发新而有用的材料是解决能源问题的重大突破口。由于过渡金属氧化物电极材料在能量密度上占有一定的优势，科研工作者们总是尝试着研究各种过渡金属氧化物，而硫化物、硒化物等硫属化物用来作赝电容超级电容器电极的材料研究仍然很少，对它的研究可以极大拓展超级电容器电极材料的选择。
技术实现思路
本专利技术旨在提供了一种制备工艺简单、适用工业化生产、电化学性能优异的MnSe/Ni超级电容器电极材料及其制备方法，该MnSe/Ni电极材料用于超级电容器，能够有效的提高单位面积集流体的电容容量，从而提高超级电容器的电容性能。本专利技术提供了一种用于超级电容器的MnSe/Ni电极材料的制备方法，包括如下步骤：1）将硒粉、四水合氯化亚锰、硼氢化钠装入到高压反应釜中，将溶剂添加至高压反应釜，然后搅拌使溶液混合均匀；将Ni网放入溶液中，密封高压釜放入烘箱内120～180℃、反应12小时；2）反应完后，将表面长有MnSe的Ni网分别用水和乙醇分别进行多次洗涤，得到可以直接使用的MnSe/Ni超级电容器电极材料；相比粉末涂覆形成电极，本专利技术制备的MnSe/Ni超级电容器电极材料不需要集流体，且减小了阻抗。其中，所述溶剂为乙醇胺，所述硒粉、四水合氯化亚锰、硼氢化钠的质量比为0.6：1.8：1，且每1g硼氢化钠添加溶剂乙醇胺400mL。进一步地，高压釜在烘箱内的温度优选180℃。进一步地，步骤1）溶液搅拌方法优选采用玻璃棒搅拌的慢速方法。进一步地，步骤1）溶液搅拌方法采用磁力搅拌的剧烈搅拌方法。进一步地，步骤1）溶液搅拌方法采用超声搅拌。本专利技术还提供了据以上方法制得的用于超级电容器的MnSe/Ni电极材料，其中MnSe作为超级电容器的电极活性物质，所述MnSe在衬底Ni网上生长呈膜状覆盖。进一步地，MnSe膜上还有MnSe非均匀形核产生的几微米大小的微米球。本专利技术的有益成果在于：1）本专利技术制备工艺非常简单、制备方法的反应条件易于控制、耗时短，生产成本低、设备资金投入少，适合大规模工业化生产。2）本专利技术制备的MnSe/Ni电极材料，电极活性物质MnSe呈膜状结构完整附着于泡沫镍网上，利用泡沫镍网多孔的结构获得较大的电极比表面积，最大化利用活性物质的电化学性能，提高比电容。本专利技术制备的电极衬底镍网具有较好的导电性，直接在镍网上生长可以最小化电极的电阻，减少不必要的阻抗。相比粉末涂覆的电极，具有更好的比电容、稳定性、小阻抗。附图说明图1为实施例1制得的MnSe/Ni电极材料的XRD图谱。图2为实施例1制得的MnSe/Ni电极材料的SEM图。图3为实施例2制得的MnSe/Ni电极材料的SEM图。图4为为实施例3制得的MnSe/Ni电极材料的SEM图。图5为实施例1制得的MnSe/Ni电极材料的循环伏安曲线。图6实施例1制得的MnSe/Ni电极材料在电极电流10mA下的的恒电流充放电曲线。图7实施例1制得的MnSe/Ni电极通过阻抗测试得到的EIS谱。具体实施方式本专利技术MnSe/Ni电极材料制备采用的方法为溶剂热法，在特制的密闭反应器中，采用一定的溶剂作为反应体系，通过对反应体系加热至临界温度或接近临界温度，在反应体系中产生高压的环境而进行无机合成。以下结合具体实例对本专利技术作进一步的说明。实施例11）将0.06g硒粉，0.18g四水合氯化亚锰以及0.10g硼氢化钠装入到高压反应釜中，将溶剂乙醇胺40mL添加至高压反应釜内，然后用玻璃棒搅拌使溶液混合均匀；将Ni网放入溶液中，密封高压釜放入烘箱内180℃反应12小时；2）反应完后，将表面长有MnSe的镍网分别用水和乙醇分别进行3次洗涤，得到可以直接使用的MnSe/Ni电极材料。实施例21）将0.06g硒粉，0.18g四水合氯化亚锰以及0.10g硼氢化钠装入到高压反应釜中，将溶剂乙醇胺40mL添加至高压反应釜内，然后用磁力转子剧烈搅拌10min使溶液混合均匀；将Ni网放入溶液中，密封高压釜放入烘箱内180℃反应12小时；2）反应完后，将表面长有MnSe的镍网分别用水和乙醇分别进行3次洗涤，得到可以直接使用的MnSe/Ni电极材料。该法制备的材料成核半径相对增大，镍网上附着的活性物质质量也会相对减少。实施例31）将0.06g硒粉，0.18g四水合氯化亚锰以及0.10g硼氢化钠装入到高压反应釜中，将溶剂乙醇胺40mL添加至高压反应釜内，然后在超声清洗器中超声搅拌20min使溶液混合均匀；将Ni网放入溶液中，密封高压釜放入烘箱内180℃反应12小时；2）反应完后，将表面长有MnSe的镍网分别用水和乙醇分别进行3次洗涤，得到可以直接使用的MnSe/Ni电极材料。实施例41）将0.06g硒粉，0.18g四水合氯化亚锰以及0.10g硼氢化钠装入到高压反应釜中，将溶剂乙醇胺40mL添加至高压反应釜内，然后用玻璃棒搅拌使溶液混合均匀；将Ni网放入溶液中，密封高压釜放入烘箱内120℃反应12小时；2）反应完后，将表面长有MnSe的镍网分别用水和乙醇分别进行3次洗涤，得到可以直接使用的MnSe/Ni电极材料。实施例51）将0.06g硒粉，0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于超级电容器的MnSe/Ni电极材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1）将硒粉、四水合氯化亚锰、硼氢化钠装入到高压反应釜中，将溶剂添加至高压反应釜，然后搅拌使溶液混合均匀；将Ni网放入溶液中，密封高压釜放入烘箱内，在120～180 ℃、反应12小时；2） 反应完后，将表面长有MnSe的Ni网分别用水和乙醇分别进行多次洗涤，得到MnSe/Ni超级电容器电极材料；其中，所述溶剂为乙醇胺，所述硒粉、四水合氯化亚锰、硼氢化钠的质量比为0.6：1.8：1，且每1g硼氢化钠添加溶剂乙醇胺400mL。

【技术特征摘要】
1.一种用于超级电容器的MnSe/Ni电极材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1）将硒粉、四水合氯化亚锰、硼氢化钠装入到高压反应釜中，将溶剂添加至高压反应釜，然后搅拌使溶液混合均匀；将Ni网放入溶液中，密封高压釜放入烘箱内，在120～180℃、反应12小时；2）反应完后，将表面长有MnSe的Ni网分别用水和乙醇分别进行多次洗涤，得到MnSe/Ni超级电容器电极材料；其中，所述溶剂为乙醇胺，所述硒粉、四水合氯化亚锰、硼氢化钠的质量比为0.6：1.8：1，且每1g硼氢化钠添加溶剂乙醇胺400mL。2.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的MnSe/Ni电极材料的制备方法，其特征在于：高压釜在烘箱内的温度180℃。3.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的MnSe/Ni电极材料的制备方法，其特征在于：步骤1）溶液搅拌方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕建国，汤海潮，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33