【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电极的制备方法和应用。
技术介绍
1、能源与可持续发展问题日益成为全球各国发展过程中面临的重大挑战。随着能源需求的迅速增长和生态环境的持续恶化，人们愈加关注新型清洁能源及储能装置的研发与应用。镍氢电池(ni/mh)凭借其环保、出色的低温性能以及较高的安全性，在电化学储能领域中占据重要地位。氢氧化镍(ni(oh)2)作为镍基电池的正极材料，广泛应用于镍氢(nimh)、镍锌(nizn)、镍镉(nicd)和镍铁(nife)电池。这主要得益于其高比容量和优异的循环稳定性，尤其在深度放电条件下表现突出。通过优化合成方法，如电解法和化学法，能够进一步提高氢氧化镍的纯度、结构稳定性及电化学性能。近年来，纳米尺度的氢氧化镍材料展现出显著的性能提升。比如，碳纳米管等导电材料的引入显著增强了氢氧化镍的导电性和机械稳定性，进而提升了电极的能量密度和循环寿命。这类复合材料结构不仅在电池领域表现优异，还在超级电容器等储能设备中展现了良好的应用前景。然而，由于氢氧化镍本征电化学活性位点有限、电子/离子传输动力学迟缓，导致其实际比容量较低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是要解决现有镍锌电池用氢氧化镍基复合材料电极存在比容量、能量密度和循环寿命低的问题，而提供一种高活性镍基异质电极材料的制备方法和应用。
2、一种高活性镍基异质电极材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
3、一、制备ni(oh)2纳米片：
4、①、对泡沫镍进行预处理，去除杂质，得到预处理
5、②、将硝酸镍、尿素和氟化铵加入到去离子水中，磁力搅拌一段时间，得到混合溶液；
6、③、将混合溶液转移到聚四氟乙烯内胆的反应釜中，再将预处理后的泡沫镍浸入到混合溶液中，升温至120℃～140℃，再在120℃～140℃下水热反应一段时间，得到长有氢氧化镍的泡沫镍；使用无水乙醇对长有氢氧化镍的泡沫镍进行冲洗，再放入无水乙醇中进行超声处理，干燥，得到ni(oh)2纳米片；
7、二、制备ni(oh)2/nis异质界面材料：
8、①、将硫化钠加入到去离子水中，磁力搅拌一段时间，得到硫化钠溶液；
9、②、将硫化钠溶液转移到聚四氟乙烯内胆的反应釜中，再将ni(oh)2纳米片浸入到硫化钠溶液中，升温至120℃～140℃，再在120℃～140℃下水热反应一段时间，得到长有ni(oh)2和nis的泡沫镍；使用无水乙醇对长有ni(oh)2和nis的泡沫镍进行冲洗，再放入无水乙醇中进行超声处理，干燥，得到ni(oh)2/nis异质界面材料；
10、三、在三电极测试中，以循环伏安法对ni(oh)2/nis异质界面材料进行过电压活化，得到ni(oh)2/nis-ieoa异质界面电极，即为高活性镍基异质电极材料。
11、一种高活性镍基异质电极材料作为正极在镍锌电池中应用。
12、本专利技术的优点：
13、本专利技术通过在氢氧化镍表面构筑薄层硫化镍ni(oh)2/nis异质界面及随后的过电压电化学活化来诱导高活性结构的形成；电化学阻抗及赝电容贡献分析表明：高活性镍基异质电极材料具有较好的电子传输能力与电极反应动力学，其在1ag-1的电流密度下可获得近500mahg-1的质量比容量；在循环5000次后，远高于氢氧化镍的稳定性。
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1.一种高活性镍基异质电极材料的制备方法，其特征在于所述制备方法具体是按以下步骤完成的：
2.根据权利要求1所述的一种高活性镍基异质电极材料的制备方法，其特征在于步骤一①中所述的预处理为：首先将泡沫镍浸入到HCl溶液中超声处理10min～20min，再浸入到水中超声处理10min～20min，去除杂质，得到预处理后的泡沫镍；所述的HCl溶液的浓度为1mol L-1～3mol L-1。
3.根据权利要求1所述的一种高活性镍基异质电极材料的制备方法，其特征在于步骤一②中所述的硝酸镍、尿素和氟化铵的摩尔比为(1mmol～2mmol):(4mmol～6mmol):(2mmol～3mmol)。
4.根据权利要求1所述的一种高活性镍基异质电极材料的制备方法，其特征在于步骤一②中所述的硝酸镍的物质的量与去离子水的体积比为(1mmol～2mmol):(15mL～30mL)；步骤一②中所述的磁力搅拌的速度为300r/min～350r/min，磁力搅拌的时间为30min～60min。
5.根据权利要求1所述的一种高活性镍基异质电极材料的制备方法，其特征
6.根据权利要求1所述的一种高活性镍基异质电极材料的制备方法，其特征在于步骤一③中所述的使用无水乙醇对长有氢氧化镍的泡沫镍进行冲洗3次～5次，再放入无水乙醇中进行超声处理1min～2min，超声处理的功率为360W～480W；步骤一③中所述的干燥的温度为60℃～80℃，干燥的时间为6h～8h。
7.根据权利要求1所述的一种高活性镍基异质电极材料的制备方法，其特征在于步骤二①所述的硫化钠的物质的量与去离子水的体积比为(0.0001mol～0.0007mol):30mL；步骤二①所述的磁力搅拌的速度为300r/min～350r/min，磁力搅拌的时间为30min～60min。
8.根据权利要求1所述的一种高活性镍基异质电极材料的制备方法，其特征在于步骤二②中所述的Ni(OH)2纳米片与硫化钠的摩尔比为3:1；步骤二②中所述的水热反应的时间为1.5h～2.5h；步骤二②中使用无水乙醇对长有Ni(OH)2和NiS的泡沫镍进行冲洗3次～5次，再放入无水乙醇中进行超声处理1min～2min，超声处理的功率为360W～480W；步骤二③中所述的干燥的温度为60℃～80℃，干燥的时间为8h。
9.根据权利要求1所述的一种高活性镍基异质电极材料的制备方法，其特征在于步骤三所述的三电极测试为以Ni(OH)2/NiS异质界面材料为工作电极，以铂片为对电极，以Ag/AgCl为参比电极，电解液为浓度为1molL-1的KOH溶液，循环伏安法测试的电位范围为0V～0.7V；步骤三中所述的电压活化的圈数为20圈～30圈。
10.如权利要求1所述的制备方法制备的一种高活性镍基异质电极材料的应用，其特征在于一种高活性镍基异质电极材料作为正极在镍锌电池中应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高活性镍基异质电极材料的制备方法，其特征在于所述制备方法具体是按以下步骤完成的：
2.根据权利要求1所述的一种高活性镍基异质电极材料的制备方法，其特征在于步骤一①中所述的预处理为：首先将泡沫镍浸入到hcl溶液中超声处理10min～20min，再浸入到水中超声处理10min～20min，去除杂质，得到预处理后的泡沫镍；所述的hcl溶液的浓度为1mol l-1～3mol l-1。
3.根据权利要求1所述的一种高活性镍基异质电极材料的制备方法，其特征在于步骤一②中所述的硝酸镍、尿素和氟化铵的摩尔比为(1mmol～2mmol):(4mmol～6mmol):(2mmol～3mmol)。
4.根据权利要求1所述的一种高活性镍基异质电极材料的制备方法，其特征在于步骤一②中所述的硝酸镍的物质的量与去离子水的体积比为(1mmol～2mmol):(15ml～30ml)；步骤一②中所述的磁力搅拌的速度为300r/min～350r/min，磁力搅拌的时间为30min～60min。
5.根据权利要求1所述的一种高活性镍基异质电极材料的制备方法，其特征在于步骤一③中所述的水热反应的时间为5h～7h。
6.根据权利要求1所述的一种高活性镍基异质电极材料的制备方法，其特征在于步骤一③中所述的使用无水乙醇对长有氢氧化镍的泡沫镍进行冲洗3次～5次，再放入无水乙醇中进行超声处理1min～2min，超声处理的功率为360w～48...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈明华，南伟，李誉，张家伟，刘欣，陈桢，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：
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