專利名稱：一種球形氫氧化鎳材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電化學(xué)及無機材料領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種球形氫氧化鎳材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
超級電容器(Supercapacitors),又稱電化學(xué)電容器(Electrochemicalcapacitors),是一種新型儲能元件。其存儲電荷的能力比普通電容器高出近3 4個數(shù)量級，同時又具有比化學(xué)電池高出1(T100倍的功率密度，而且還具有充電速度快、使用壽命長、低溫性能優(yōu)越、放置時間長和使用溫度范圍寬等諸多優(yōu)點。因此，超級電容器在電子、電動汽車、通信、發(fā)電(風(fēng)能發(fā)電、太陽能發(fā)電)、軍工、航空、信號監(jiān)控等領(lǐng)域的電源應(yīng)用方面 具有廣闊的市場應(yīng)用和發(fā)展前景。目前，超級電容器電極材料主要分為三類碳材料、金屬氧化物及其氫氧化物材料和導(dǎo)電聚合物材料。金屬氧化物及其氫氧化物材料具有較高的比容量，循環(huán)穩(wěn)定性和不錯的使用壽命，因而引起了不少科研工作者的研究興趣。氫氧化鎳資源豐富，價格低廉，而且有著比傳統(tǒng)貴金屬氧化物RuO2更高的比容量，適合大規(guī)模開發(fā)利用和工業(yè)化生產(chǎn)。氫氧化鎳的形貌、尺寸、結(jié)構(gòu)、孔徑分布和制備工藝等對其電化學(xué)性能有很大的影響，而且超級電容器用氫氧化鎳對材料的純度、產(chǎn)率、原料和電化學(xué)性能等都有較高的要求，因此制備出具有特殊物理化學(xué)特性和符合工業(yè)化生產(chǎn)的超級電容器用氫氧化鎳成為科研工作的重點。中國專利CN102623187A公開了一種超級電容器用氫氧化鎳電極材料的制備方法，該方法通過控制沉淀劑析出的速度，即控制隔離稀釋區(qū)石英砂的厚度和主反應(yīng)室的加熱溫度，以此來控制反應(yīng)速度，最終制備出了具有高比表面積的鱗片狀氫氧化鎳。該制備方法無需分散劑，材料晶型單一，但是存在工藝復(fù)雜，制備條件苛刻等缺陷，而且沒有給出電化學(xué)測試結(jié)果，很難證明其材料性能優(yōu)勢。中國專利CN102544454A公開了一種具有納米花瓣結(jié)構(gòu)的多相氫氧化鎳制備方法，該方法以鎳鹽為原料，以尿素作為沉淀劑，配制尿素、鎳鹽和摻雜金屬鹽的混合溶液，在16(T20(TC溫度下進行水熱反應(yīng)，得到納米花瓣狀多相氫氧化鎳。該方法具有形貌可控，成本低等優(yōu)點，但是產(chǎn)品中有大量3 -氫氧化鎳存在，純度不夠，使得材料最終的電化學(xué)性能降低，且穩(wěn)定性能受到影響。我們通過一種簡單的溶劑熱法制備出由分級結(jié)構(gòu)納米片組裝而成的球形氫氧化鎳，該制備材料，在充放電流密度為lA/g時，其比容量能夠達(dá)到1177F/g ;當(dāng)充放電流密度增加至16A/g時，其比容量仍能夠達(dá)到615F/g，且該材料在大電流密度條件下連續(xù)充放電，依然能保持較高的初始容量，另外該方法具有工藝設(shè)備簡單，產(chǎn)率高，成本低，無污染，易實現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)等特點，因此該方法具有很大的實際應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種球形氫氧化鎳材料的制備方法。所述球形氫氧化鎳材料的制備方法包括以10: r0. 3:1的體積比將硝酸鎳水溶液與丙三醇混合，加入尿素，混合，反應(yīng)，除雜，干燥，得到球形氫氧化鎳材料。優(yōu)選地，所述反應(yīng)溫度為10(T210°C。優(yōu)選地，所述反應(yīng)時間為至少5小時。優(yōu)選地，所述球形氫氧化鎳材料的制備方法包括以下步驟( I)以10: rO. 3:1的體積比將硝酸鎳水溶液與丙三醇混合；(2)在步驟(I)得到的混合溶液中加入尿素，混合；(3)將步驟(2)得到的混合溶液置于密閉反應(yīng)器中，在10(T21(TC反應(yīng)至少5小 時；(4)分離出步驟(3)制備的沉淀，除雜，干燥，即得到由分級結(jié)構(gòu)納米片組裝而成的球形氫氧化鎳材料。優(yōu)選地，所述硝酸鎳水溶液中硝酸鎳的濃度為0. oro. 4g/mL,例如0. Ollg/mL、
0.012g/mL、0. 016g/mL、0. 019g/mL、0. 021g/mL、0. 025g/mL、0. 05g/mL、0. 09g/mL、0. 099g/mL、0. llg/mL、0. 15g/mL、0. 19g/mL、0. 21g/mL、0. 3g/mL、0. 35g/mL、0. 38g/mL、0. 39g/mL 等，進一步優(yōu)選為0. 015 0. 2g/mL，特別優(yōu)選為0. 02 0. lg/mL。所述硝酸鎳水溶液與丙三醇的體積比可以為9. 99:1、9. 9:1、9. 8:1、9. 5:1、9:1、8.I:1、7.9:1、7.I:1、6.9:1、6:1、4:1、2:1、1:1、0.8:1、0.61:1、0.59:1、0.51:1、0.49:I、
0.4:1,0. 35:1,0. 32:1,0. 31:1 等，優(yōu)選為 8:1 0. 5:1，特別優(yōu)選為 7:1 0. 6:1。在本發(fā)明中，所述硝酸鎳水溶液與丙三醇的體積比指硝酸鎳水溶液中的溶劑水與丙三醇的體積比。例如0. 2g硝酸鎳溶于Iml水中，硝酸鎳水溶液濃度為0. 2g/mL，加入
0.Iml丙三醇混合，則硝酸鎳水溶液與丙三醇的體積比為10:1。所述溶劑水優(yōu)選蒸餾水。優(yōu)選地，硝酸鎳水溶液與丙三醇的所述混合為通過攪拌混合；優(yōu)選地，所述攪拌時間為至少3分鐘，例如3. I分鐘、3. 2分鐘、3. 9分鐘、4. I分鐘、4. 9分鐘、5. I分鐘、8分鐘、10分鐘、15分鐘、19分鐘、21分鐘、25分鐘、28分鐘、29分鐘、31分鐘、35分鐘、40分鐘等，進一步優(yōu)選為4 30分鐘，特別優(yōu)選為5 20分鐘。優(yōu)選地，尿素的加入量為0. OTO. 5mol/L，例如 0. 011mol/L、0. 012mol/L、
0.014mol/L>0.02mol/L>0. 04mol/L>0. 08mol/L>0. Imol/L、0. 15mol/L>0. 19mol/L、
0.21mol/L、0. 25mol/L、0. 29mol/L、0. 31mol/L、0. 35mol/L、0. 4mol/L、0. 45mol/L、0. 48mol/L、0. 49mol/L 等，進一步優(yōu)選為 0. 013 0. 3mol/L，特別優(yōu)選為 0. 015 0. 2mol/L。優(yōu)選地，加入尿素后所述混合為在室溫下通過攪拌進行混合；優(yōu)選地，所述攪拌時間為至少15分鐘，例如16分鐘、17分鐘、19分鐘、21分鐘、25分鐘、29分鐘、31分鐘、35分鐘、40分鐘、49分鐘、51分鐘、55分鐘、58分鐘、59分鐘、61分鐘、65分鐘、70分鐘、90分鐘等，進一步優(yōu)選為20飛0分鐘，特別優(yōu)選為30 50分鐘。優(yōu)選地，所述密閉反應(yīng)器為高壓釜，特別優(yōu)選為具有聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓釜。所述反應(yīng)溫度可以為101 V、102 V、105 °C、109 °C、111 °C、115 °C、119 °C、121 V、130 °C、150 °C、170 °C、179 °C >181 °C > 190 °C、199 °C >201 °C >205 °C >208 °C >209 °C 等，優(yōu)選為11(T200°C，特別優(yōu)選為 12(Tl80°C。所述反應(yīng)時間可以為5. I小時、5. 2小時、5. 9小時、6. I小時、7小時、7. 9小時、8. I小時、10小時、15小時、19小時、21小時、22小時、23小時、25小時、30小時等，優(yōu)選為6 24小時，特別優(yōu)選為8 20小時。優(yōu)選地，所述除雜為依次用蒸餾水和無水乙醇洗滌；優(yōu)選地，所述蒸餾水洗滌次數(shù)為至少3次，特別優(yōu)選為5次；優(yōu)選地，所述無水乙醇洗滌次數(shù)為至少3次，特別優(yōu)選為5次。優(yōu)選地，所述干燥在真空干燥箱中進行。優(yōu)選地，所述干燥溫度為4(Tl00°C，例如 41°C、42°C、43°C、45°C、49°C、51°C、59°〇、611、701、791、811、891、911、951、981或991等，進一步優(yōu)選為 50 90°C，特別優(yōu)選為80°C。優(yōu)選地，所述干燥時間為至少8小時，例如8. I小時、8. 2小時、8. 3小時、8. 5小時、9小時、9. 9小時、10. I小時、11小時、11. 9小時、12. I小時、15小時、20小時、23小時、23. 9小時、24. I小時、28小時、29. 9小時、30. I小時、35小時或40小時等，進一步優(yōu)選為1(T30 小時，特別優(yōu)選為12小時。優(yōu)選地，所述球形氫氧化鎳材料的制備方法包括以下步驟(I)以10: rO. 3:1的體積比將0. OrO. 4g/mL的硝酸鎳水溶液與丙三醇混合；(2)在步驟(I)得到的混合溶液中加入0. OrO. 5mol/L尿素，混合；(3)將步驟(2)得到的混合溶液置于密閉反應(yīng)器中，在10(T21(TC反應(yīng)至少5小時；(4)分離出步驟(3)制備的沉淀，除雜，干燥，即得到由分級結(jié)構(gòu)納米片組裝而成的球形氫氧化鎳材料。在本發(fā)明中，假設(shè)固體溶解入液體后，不改變混合溶液的體積，即混合溶液的體積為加入固體前的液體體積。本發(fā)明的目的之一還在于提供一種由上述方法制備的球形氫氧化鎳材料。所述球形氫氧化鎳材料為a -氫氧化鎳，由二維的分級結(jié)構(gòu)納米片組裝而成，納米片的厚度在20-40nm之間，在依次增加的電流密度測試條件下具有良好的穩(wěn)定性，當(dāng)電流密度為IA/g時，其最大比容量能夠達(dá)到1177F/g ;當(dāng)電流密度增加至16A/g時，其比容量仍能夠達(dá)到615F/g。本發(fā)明的目的之一還在于提供所述球形氫氧化鎳材料的用途。所述球形氫氧化鎳材料可用作鎳氫電池、鎘鎳電池或電化學(xué)性能優(yōu)良的大容量超級電容器用電極材料，特別優(yōu)選用作超級電容器用電極材料。本發(fā)明的有益效果(I)以蒸餾水與丙三醇按一定的體積比混合所得的混合溶液為反應(yīng)溶劑，污染較小，且能獲得形態(tài)可控的氫氧化鎳材料；(2)加入一定量的尿素有利于氫氧化鎳晶體的生長，同時有利于片狀結(jié)構(gòu)到球形分級結(jié)構(gòu)的形成；(3)球狀氫氧化鎳是由二維的分級結(jié)構(gòu)納米片組裝而成，且納米片的厚度在
20-40nm 之間；(4)該球狀氫氧化鎳為a -氫氧化鎳，與0 -氫氧化鎳相比具有優(yōu)越的電化學(xué)性倉泛;(5)本發(fā)明采用溶劑熱法得到球形氫氧化鎳材料，工藝設(shè)備簡單，產(chǎn)率高，成本低，無污染；該球形氫氧化鎳用于超級電容器電極材料，由于其特有的三維片球形分級結(jié)構(gòu)，在電池充放電時，能夠快速的進行充放電，有著較高的比容量和循環(huán)壽命，能夠有效地提高電極的能量密度和功率密度；在依次增加的電流密度測試條件下具有良好的穩(wěn)定性，當(dāng)電流密度為lA/g時，其最大比容量能夠達(dá)到1177F/g ;當(dāng)電流密度增加至16A/g時，其比容量仍能夠達(dá)到615F/g。


圖I為該球形氫氧化鎳電極材料的粉末XRD衍射圖譜。圖2為該球形氫氧化鎳電極材料的冷場發(fā)射掃描電鏡圖片。圖3為實施例I所得球形氫氧化鎳用于超級電容器電極材料依次在電流密度IA/g，2A/g，4A/g，8A/g和16A/g條件下，測得的恒流充放電曲線，其中Time/S為充放電時間，Voltage/V為充放電的電壓。
圖4為實施例I所得球形氫氧化鎳用于超級電容器電極材料依次在掃描速率5mv/S，10mv/S，20mv/S和50mv/S條件下，測得的循環(huán)伏安曲線，其中EvsSCE/V為掃描電壓范圍，I/A為電流值。
具體實施例方式為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。實施例I稱取I. 4g硝酸鎳，加入到70ml體積的蒸餾水中，攪拌分散5分鐘，使鎳鹽充分溶解；再量取IOml體積的丙三醇，加入到上述溶液，攪拌分散20分鐘，使兩種溶液充分混合；稱取0. 24g尿素溶解到上述溶液當(dāng)中，空氣中室溫下磁力攪拌50分鐘；將得到的混合溶液放入具有聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓釜中密封，于120°C下恒溫8小時；產(chǎn)物經(jīng)蒸餾水、無水乙醇各洗滌5次，在真空干燥箱中80°C干燥12小時，即得到由分級結(jié)構(gòu)納米片組裝而成的球形氫氧化鎳電極材料。圖I為本實施例得到的球形氫氧化鎳電極材料的XRD譜圖，圖中衍射峰都很好的對應(yīng)了 JCPDS數(shù)據(jù)庫中氫氧化鎳的衍射峰，圖譜吻合，證明發(fā)明的產(chǎn)物即為單相的氫氧化鎳。圖2的CFSEM照片，表明所制得的氫氧化鎳為由二維分級結(jié)構(gòu)納米片組裝而成的球形結(jié)構(gòu)特征，球的直徑約為5-8 iim，納米片的厚度約為20-40nm，分級結(jié)構(gòu)大大提高了電極材料的循環(huán)穩(wěn)定性能。圖3為球形氫氧化鎳用于超級電容器電極材料，在電流密度分別為IA/g、2A/g、4A/g、8A/g 和 16A/g 條件下時，其比容量分比為 1177F/g、862F/g、738F/g、692F/g 和615F/g，該電極材料有著較高的比容量，且穩(wěn)定性能良好。圖4為球形氫氧化鎳用于超級電容器電極材料在不同的掃描速率測試條件下的循環(huán)伏安曲線，材料循環(huán)可逆性能良好。實施例2稱取I. 8g硝酸鎳，加入到50ml體積的蒸餾水中，攪拌分散15分鐘，使鎳鹽充分溶解；再量取30ml體積的丙三醇，加入到上述溶液，攪拌分散10分鐘，使兩種溶液充分混合；稱取0. 96g尿素溶解到上述溶液當(dāng)中，空氣中室溫下磁力攪拌30分鐘；將得到的混合溶液放入具有聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓釜中密封，于180°C下恒溫15小時；產(chǎn)物經(jīng)蒸餾水、無水乙醇各洗滌5次，在真空干燥箱中80°C干燥12小時，即得到由分級結(jié)構(gòu)納米片組裝而成的球形氫氧化鎳電極材料。該球形氫氧化鎳電極材料直徑約為5-7 u m,納米片的厚度約為20_35nmo實施例3稱取2. Og硝酸鎳，加入到30ml體積的蒸餾水中，攪拌分散15分鐘，使鎳鹽充分溶解；再量取50ml體積的丙三醇，加入到上述溶液，攪拌分散5分鐘，使兩種溶液充分混合；稱取0. 36g尿素溶解到上述溶液當(dāng)中，空氣中室溫下磁力攪拌30分鐘；將得到的混合溶液放入具有聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓釜中密封，于160°C下恒溫10小時；產(chǎn)物經(jīng)蒸餾水、無水乙醇各洗滌5次，在真空干燥箱中80°C干燥12小時，即得到由分級結(jié)構(gòu)納米片組裝而成的球形氫氧化鎳電極材料。該球形氫氧化鎳電極材料直徑約為6-7 u m,納米片的厚度約為20_30nmo 實施例4稱取2. 6g硝酸鎳，加入到40ml體積的蒸餾水中，攪拌分散10分鐘，使鎳鹽充分溶解；再量取40ml體積的丙三醇，加入到上述溶液，攪拌分散20分鐘，使兩種溶液充分混合；稱取0. 84g尿素溶解到上述溶液當(dāng)中，空氣中室溫下磁力攪拌40分鐘；將得到的混合溶液放入具有聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓釜中密封，于140°C下恒溫10小時；產(chǎn)物經(jīng)蒸餾水、無水乙醇各洗滌5次，在真空干燥箱中80°C干燥12小時，即得到由分級結(jié)構(gòu)納米片組裝而成的球形氫氧化鎳電極材料。該球形氫氧化鎳電極材料直徑約為4-6 u m,納米片的厚度約為
21-33nm。實施例5稱取2. 8g硝酸鎳，加入到60ml體積的蒸餾水中，攪拌分散20分鐘，使鎳鹽充分溶解；再量取20ml體積的丙三醇，加入到上述溶液，攪拌分散10分鐘，使兩種溶液充分混合；稱取0. 72g尿素溶解到上述溶液當(dāng)中，空氣中室溫下磁力攪拌50分鐘；將得到的混合溶液放入具有聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓釜中密封，于150°C下恒溫12小時；產(chǎn)物經(jīng)蒸餾水、無水乙醇各洗滌5次，在真空干燥箱中80°C干燥12小時，即得到由分級結(jié)構(gòu)納米片組裝而成的球形氫氧化鎳電極材料。該球形氫氧化鎳電極材料直徑約為6-8 u m,納米片的厚度約為25_38nm。實施例6稱取3. Og硝酸鎳，加入到70ml體積的蒸餾水中，攪拌分散15分鐘，使鎳鹽充分溶解；再量取IOml體積的丙三醇，加入到上述溶液，攪拌分散15分鐘，使兩種溶液充分混合；稱取0. 60g尿素溶解到上述溶液當(dāng)中，空氣中室溫下磁力攪拌40分鐘；將得到的混合溶液放入具有聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓釜中密封，于140°C下恒溫15小時；產(chǎn)物經(jīng)蒸餾水、無水乙醇各洗滌5次，在真空干燥箱中80°C干燥12小時，即得到由分級結(jié)構(gòu)納米片組裝而成的球形氫氧化鎳電極材料。該球形氫氧化鎳電極材料直徑約為5-8 ym，納米片的厚度約為26_39nm。實施例7稱取0. 7g硝酸鎳，加入到70ml體積的蒸餾水中，攪拌分散15分鐘，使鎳鹽充分溶解；再量取7ml體積的丙三醇，加入到上述溶液，攪拌分散3分鐘，使兩種溶液充分混合；稱取0. 048g尿素溶解到上述溶液當(dāng)中，空氣中室溫下磁力攪拌15分鐘；將得到的混合溶液放入具有聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓釜中密封，于100°c下恒溫24小時；產(chǎn)物經(jīng)蒸餾水、無水乙醇各洗滌4次，在真空干燥箱中40°C干燥30小時，即得到由分級結(jié)構(gòu)納米片組裝而成的球形氫氧化鎳電極材料。該球形氫氧化鎳電極材料直徑約為5-6 ym，納米片的厚度約為21_35nm0實施例8稱取Sg硝酸鎳，加入到20ml體積的蒸餾水中，攪拌分散20分鐘，使鎳鹽充分溶解；再量取67ml體積的丙三醇，加入到上述溶液，攪拌分散30分鐘，使兩種溶液充分混合；稱取2. 6g尿素溶解到上述溶液當(dāng)中，空氣中室溫下磁力攪拌60分鐘；將得到的混合溶液放入具有聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓釜中密封，于210°C下恒溫5小時；產(chǎn)物經(jīng)蒸餾水、無水乙醇各洗滌5次，在真空干燥箱中100°C干燥8小時，即得到由分級結(jié)構(gòu)納米片組裝而成的球形氫氧化鎳電極材料。該球形氫氧化鎳電極材料直徑約為6-8 ym，納米片的厚度約為28_40nmo
實施例9稱取12g硝酸鎳，加入到60ml體積的蒸餾水中，攪拌分散30分鐘，使鎳鹽充分溶解；再量取7. 5ml體積的丙三醇，加入到上述溶液，攪拌分散40分鐘，使兩種溶液充分混合；稱取2g尿素溶解到上述溶液當(dāng)中，空氣中室溫下磁力攪拌70分鐘；將得到的混合溶液放入具有聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓釜中密封，于200°C下恒溫10小時；產(chǎn)物經(jīng)蒸餾水、無水乙醇各洗滌5次，在真空干燥箱中80°C干燥15小時，即得到由分級結(jié)構(gòu)納米片組裝而成的球形氫氧化鎳電極材料。該球形氫氧化鎳電極材料直徑約為7-8 u m,納米片的厚度約為29-40nm。申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種球形氫氧化鎳材料的制備方法，包括以10:1、. 3:1的體積比將硝酸鎳水溶液與丙三醇混合，加入尿素，混合，反應(yīng)，除雜，干燥，得到球形氫氧化鎳材料。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)溫度為10(T21(TC；優(yōu)選地，所述反應(yīng)時間為至少5小時。
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(1)以10:廣0.3:1的體積比將硝酸鎳水溶液與丙三醇混合；(2)在步驟(I)得到的混合溶液中加入尿素，混合；(3)將步驟(2)得到的混合溶液置于密閉反應(yīng)器中，在10(T21(TC反應(yīng)至少5小時；(4)分離出步驟(3)制備的沉淀，除雜，干燥，即得到由分級結(jié)構(gòu)納米片組裝而成的球形氫氧化鎳材料。
4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，所述硝酸鎳水溶液中硝酸鎳的濃度為O. 01 O. 4g/mL，進ー步優(yōu)選為O. 015 O. 2g/mL，特別優(yōu)選為O. 02 O. lg/mL ；優(yōu)選地，所述硝酸鎳水溶液與丙三醇的體積比為8:廣0. 5:1，特別優(yōu)選為7: f O. 6:1。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，所述硝酸鎳水溶液與丙三醇的混合為通過攪拌混合；優(yōu)選地，所述攪拌時間為至少3分鐘，進一歩優(yōu)選為Γ30分鐘，特別優(yōu)選為5 20分鐘；優(yōu)選地，尿素的加入量為O. 0Γ0. 5mol/L，進ー步優(yōu)選為O. 013 0. 3mol/L，特別優(yōu)選為O.015 O. 2mol/L。
6.如權(quán)利要求1-5任一項所述的方法，其特征在干，加入尿素后所述混合為在室溫下通過攪拌進行混合；優(yōu)選地，所述攪拌時間為至少15分鐘，進一歩優(yōu)選為2(Γ60分鐘，特別優(yōu)選為3(Γ50分鐘；優(yōu)選地，所述密閉反應(yīng)器為高壓釜，特別優(yōu)選為具有聚四氟こ烯內(nèi)膽的高壓釜；優(yōu)選地，所述反應(yīng)溫度為11(T200°C，特別優(yōu)選為12(Tl80°C ；優(yōu)選地，所述反應(yīng)時間為6 24小時，特別優(yōu)選為8 20小時。
7.如權(quán)利要求1-6任一項所述的方法，其特征在于，所述除雜為依次用蒸餾水和無水こ醇洗滌；優(yōu)選地，所述蒸餾水洗滌次數(shù)為至少3次，特別優(yōu)選為5次；優(yōu)選地，所述無水こ醇洗滌次數(shù)為至少3次，特別優(yōu)選為5次；優(yōu)選地，所述干燥在真空干燥箱中進行；優(yōu)選地，所述干燥溫度為4(Tl00°C，進ー步優(yōu)選為5(T90°C，特別優(yōu)選為80°C ；優(yōu)選地，所述干燥時間為至少8小吋，進ー步優(yōu)選為1(Γ30小時，特別優(yōu)選為12小吋。
8.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(1)以10:f O. 3:1的體積比將O. 0Γ0. 4g/mL的硝酸鎳水溶液與丙三醇混合；(2)在步驟(I)得到的混合溶液中加入O.0Γ0. 5mol/L尿素，混合；(3)將步驟(2)得到的混合溶液置于密閉反應(yīng)器中，在10(T21(TC反應(yīng)至少5小時；(4)分離出步驟(3)制備的沉淀，除雜，干燥，即得到由分級結(jié)構(gòu)納米片組裝而成的球形氫氧化鎳材料。
9.ー種球形氫氧化鎳材料，其特征在于所述球形氫氧化鎳材料由權(quán)利要求1-8任ー項所述方法制備。
10.如權(quán)利要求9所述的球形氫氧化鎳材料的用途，其特征在于，所述球形氫氧化鎳材料可 用作鎳氫電池、鎘鎳電池或超級電容器用電極材料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超級電容器用球形氫氧化鎳電極材料及其制備方法。該制備方法包括以10:1~0.3:1的體積比將硝酸鎳水溶液與丙三醇混合，加入尿素，混合，反應(yīng)，除雜，干燥，即得由納米片組裝而成的球形氫氧化鎳電極材料。本發(fā)明球形氫氧化鎳為α-氫氧化鎳，是一種良好的可逆充放電活性物質(zhì)，特別是由納米片組裝而成的三維球形結(jié)構(gòu)，在電池充放電時，能夠快速的進行充放電，有著較高的比容量和循環(huán)壽命，能夠有效地提高電極的能量密度和功率密度，因此該材料有望在鎳氫電池，鎘鎳電池，超級電容器等儲能領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。用本發(fā)明制備的球形氫氧化鎳作為超級電容器電極材料，有著非常好的電化學(xué)性能。
文檔編號C01G53/04GK102826617SQ20121035714
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者譚強強, 劉少軍 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所