一种碳、氧化镍复合电极材料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及新材料技术领域，且公开了一种碳、氧化镍复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：1)将硫酸溶液中加入镍盐、纳米纤维素、在70～80℃环境下酸化反应5～8h，之后用去离子水洗涤至中性，加入乙醇得到酸化纤维素、镍离子溶液；2)在步骤1)溶液中加入壳聚糖溶液，经过超声处理20～30min后，置于100～160℃烘箱中反应，得到黑色纤维状产物；通过竹、木基纤维素为纤维素与镍盐形成复合体，由于竹、木基纤维素的多孔特性，有利于镍离子游离向纳米复合材料内部，使内层的电极材料也能参与电化学反应过程，提高电极材料的利用率，从而提高材料的电化学性能，有效提高碳、氧化镍复合材料的导电性，减小电荷在材料内的传输阻力。减小电荷在材料内的传输阻力。

【技术实现步骤摘要】
一种碳、氧化镍复合电极材料的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及新材料
，具体为一种碳、氧化镍复合电极材料的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着社会的快速发展，能源构造的不断更新换代，同时由于人们所需的能源都具有很强的时间性和空间性，为了合理利用能源并提高能量的利用率，需要使用一种能量存储装置，把一段时期内暂时不用的多余能量通过某种方式收集并储存起来，在使用高峰时再提取使用，或者运往能量紧缺的地方再使用，如锂离子电池、镍锌电池等。
[0003]在现有的电池储能系统中，电极材料占有重要的位置，电极材料是发生能量存储与转化的主要部分，其性能的好坏往往能够直接影响整个装置的好坏。然而现有的电极材料制备工艺复杂，工艺过程繁琐，且制备的电极材料存在导电性差，具备较小的电容和较差的稳定性和倍率性能。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种碳、氧化镍复合电极材料的制备方法及其应用，具备电容量高，稳定性好，且制备工艺简单，节能环保的优点。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种碳、氧化镍复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]1)将硫酸溶液中加入镍盐、纳米纤维素、在70～80℃环境下酸化反应5～8h，之后用去离子水洗涤至中性，加入乙醇得到酸化纤维素、镍离子溶液；
[0007]2)在步骤1)溶液中加入壳聚糖溶液，经过超声处理20～30min后，置于100～160℃烘箱中反应，得到黑色纤维状产物；
>[0008]3)将黑色纤维状产物置于惰性气体下，以10～20℃、min升温速率升温到500～800℃，煅烧2～4h，煅烧结束后得到碳、金属镍复合物；
[0009]4)将碳、金属镍复合物进行电氧化处理，得到碳、氧化镍复合电极材料。
[0010]优选的，所述纳米纤维素为竹、木基纤维素，镍盐、纳米纤维素的质量比为1:4。
[0011]优选的，所述硫酸溶液的浓度为52％～64％。
[0012]优选的，所述惰性气体为流动气体，流速为0.16～0.18L、min，惰性气体可设置氮气、氩气任意一种惰性气体。
[0013]优选的，包含以下步骤：
[0014]1)将权利要求1制备的碳、氧化镍复合电极材料与乙炔黑、聚四氟乙烯按照7:2:1的比例加入研钵中，研磨混合均匀，滴入无水乙醇，调制糊状；
[0015]2)将糊状材料均匀涂抹至泡沫镍集流体，利用干燥箱进行干燥，得电极初级体；
[0016]3)利用压片机进行压片处理，压片后浸泡在氢氧化钾溶液中，采用恒电压法活化，控制氧化电压为0.8～1.6V，活化时间为4～6min，活化次数为8～10次，间隔时间为2min，得
到目标电极。
[0017]优选的，单个所述泡沫镍集流体涂抹量为4～8mg，单个所述泡沫镍集流体的涂抹面积为1cm2。
[0018]优选的，所述干燥箱干燥温度为70～90℃，干燥时间为6～9h。
[0019]优选的，所述氢氧化钾溶液的浓度为3moL、L。
[0020]优选的，上所碳、氧化镍复合电极材料作为电极材料用于锂电池或镍电池电极。
[0021]有益效果：
[0022]该碳、氧化镍复合电极材料的制备方法及其应用，通过竹、木基纤维素为纤维素与镍盐形成复合体，由于竹、木基纤维素的多孔特性，有利于镍离子游离向纳米复合材料内部，使内层的电极材料也能参与电化学反应过程，提高电极材料的利用率，从而提高材料的电化学性能，有效提高碳、氧化镍复合材料的导电性，减小电荷在材料内的传输阻力。
[0023]该碳、氧化镍复合电极材料的制备方法及其应用，通过引入壳聚糖，进一步将纳米纤维与镍离子耦合，提高反应效果，从而提高整体反应效率，且保证镍离子与纤维素结合更加稳固。
[0024]该碳、氧化镍复合电极材料的制备方法及其应用，整体制备过程简单，消耗能源低，达到节能环保的效果，极大提高经济收益。
具体实施方式
[0025]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]实施例一
[0027]一种碳、氧化镍复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0028]1)将浓度为52％硫酸溶液中加入镍盐、纳米纤维素、在70℃环境下酸化反应5h，之后用去离子水洗涤至中性，加入乙醇得到酸化纤维素、镍离子溶液；
[0029]2)在步骤1)溶液中加入壳聚糖溶液，经过超声处理20min后，置于100℃烘箱中反应，得到黑色纤维状产物；
[0030]3)将黑色纤维状产物置于惰性气体下，以10℃、min升温速率升温到500℃，煅烧2h，煅烧结束后得到碳、金属镍复合物；
[0031]4)将碳、金属镍复合物进行电氧化处理，得到碳、氧化镍复合电极材料。
[0032]实施例中，所述纳米纤维素为竹、木基纤维素，镍盐、纳米纤维素的质量比为1:4。
[0033]实施例中，所述惰性气体为流动气体，流速为0.16L、min，惰性气体可设置氮气、氩气任意一种惰性气体。
[0034]目标电极的制备包含以下步骤：
[0035]1)将权利要求1制备的碳、氧化镍复合电极材料与乙炔黑、聚四氟乙烯按照7:2:1的比例加入研钵中，研磨混合均匀，滴入无水乙醇，调制糊状；
[0036]2)将糊状材料均匀涂抹至泡沫镍集流体，利用干燥箱进行干燥，得电极初级体；
[0037]3)利用压片机进行压片处理，压片后浸泡在氢氧化钾溶液中，采用恒电压法活化，
控制氧化电压为0.8V，活化时间为4min，活化次数为8次，间隔时间为2min，得到目标电极。
[0038]实施例中，单个所述泡沫镍集流体涂抹量为4mg，单个所述泡沫镍集流体的涂抹面积为1cm2。
[0039]实施例中，所述干燥箱干燥温度为70℃，干燥时间为6h。
[0040]实施例中，所述氢氧化钾溶液的浓度为3moL、L。
[0041]实施例中，上所碳、氧化镍复合电极材料作为电极材料用于锂电池或镍电池电极。
[0042]实施例二
[0043]一种碳、氧化镍复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0044]1)将硫酸溶液中加入镍盐、纳米纤维素、在75℃环境下酸化反应7h，之后用去离子水洗涤至中性，加入乙醇得到酸化纤维素、镍离子溶液；
[0045]2)在步骤1)溶液中加入壳聚糖溶液，经过超声处理25min后，置于140℃烘箱中反应，得到黑色纤维状产物；
[0046]3)将黑色纤维状产物置于惰性气体下，以15℃、min升温速率升温到600℃，煅烧3h，煅烧结束后得到碳、金属镍复合物；
[0047]4)将碳、金属镍复合物进行电氧化处理，得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳、氧化镍复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将硫酸溶液中加入镍盐、纳米纤维素、在70～80℃环境下酸化反应5～8h，之后用去离子水洗涤至中性，加入乙醇得到酸化纤维素、镍离子溶液；2)在步骤1)溶液中加入壳聚糖溶液，经过超声处理20～30min后，置于100～160℃烘箱中反应，得到黑色纤维状产物；3)将黑色纤维状产物置于惰性气体下，以10～20℃、min升温速率升温到500～800℃，煅烧2～4h，煅烧结束后得到碳、金属镍复合物；4)将碳、金属镍复合物进行电氧化处理，得到碳、氧化镍复合电极材料。2.根据权利要求1所述的一种碳、氧化镍复合电极材料的制备方法，其特征在于：所述纳米纤维素为竹、木基纤维素，镍盐、纳米纤维素的质量比为1:4。3.根据权利要求1所述的一种碳、氧化镍复合电极材料的制备方法，其特征在于：所述硫酸溶液的浓度为52％～64％。4.根据权利要求1所述的一种碳、氧化镍复合电极材料的制备方法，其特征在于：所述惰性气体为流动气体，流速为0.16～0.18L、min，惰性气体可设置氮气、氩气任意一种惰性气体。5.根据权利要求1所述的一种碳、氧化镍...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨哲，丰新颖，刘梦露，
申请(专利权)人：襄阳市大学科技园发展有限公司，
类型：发明
国别省市：