應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電極的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電極，包括集電體以及設(shè)置在該集電體上的電極活性材料結(jié)構(gòu)體，該電極活性材料結(jié)構(gòu)體包括多孔緩沖層以及納米片陣列，所述多孔緩沖層設(shè)置在所述集電體表面，所述納米片陣列豎直設(shè)置在所述多孔緩沖層表面，所述納米片陣列包括多個(gè)納米片，每一納米片為多孔結(jié)構(gòu)且至少一納米片包括多個(gè)納米單層。
【專(zhuān)利說(shuō)明】應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電極

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電極。

【背景技術(shù)】
[0002] 化石能源枯竭和全球氣候變暖使人們對(duì)可再生能源的利用日益重視，大力發(fā)展 清潔能源汽車(chē)也成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。高效的能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換技術(shù)是可再生能源利用 和發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)之一。超級(jí)電容器（supercapacitors)，也稱(chēng)電化學(xué)電容器 (electrochemical capacitors)，是一類(lèi)性能介于物理電容器和二次電池之間的新型儲(chǔ)能 器件，兼有物理電容器高比功率和電池高比能量的特點(diǎn)。由于具有功率密度高、循環(huán)壽命 長(zhǎng)、能瞬間大電流快速充放電、工作溫度范圍寬、安全、無(wú)污染等特點(diǎn)，超級(jí)電容器在電動(dòng)汽 車(chē)、不間斷電源、航空航天、軍事等諸多領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，引起了國(guó)內(nèi)外研究者的廣 泛關(guān)注，成為當(dāng)前化學(xué)電源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。
[0003] 用作超級(jí)電容器電極的電極活性材料主要有碳材料、過(guò)渡金屬氧化物/氫氧化物 和導(dǎo)電聚合物。碳材料作為電極活性材料時(shí)，主要靠電解液與電極活性材料表面形成的雙 電層進(jìn)行儲(chǔ)能，能量密度相對(duì)較低。金屬氧化物/氫氧化物和導(dǎo)電聚合物利用材料表面發(fā) 生的法拉第反應(yīng)進(jìn)行儲(chǔ)能，能量密度比較高。由于具有較高的理論容量，金屬氧化物/氫氧 化物成為研究熱點(diǎn)。氫氧化鎳作為電極活性材料具有較高的理論比容量，但是目前商用的 球形氫氧化鎳顆粒比較大，比表面較小，用作電容器電極活性材料時(shí)，比容量較低。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中電極的制備方法通常是將作為電極材料的氫氧化鎳粒子、粘合劑及水 混煉來(lái)制備電極合劑糊料。接著，將該電極合劑糊料填充至由具有三維網(wǎng)狀的骨架結(jié)構(gòu)的 發(fā)泡鎳片構(gòu)成的集電體中。接著，經(jīng)由糊料的干燥工序及使電極合劑致密化的集電體的輥 壓工序而形成電極。然而這種方式制備的電極在電化學(xué)循環(huán)的過(guò)程中電極活性材料的利用 率不高，電化學(xué)循環(huán)性能較差，功率和能量密度都不高。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 有鑒于此，確有必要提供一種具有較高功率和能量密度的應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置 的電極。
[0006] -種應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電極，包括集電體以及設(shè)置在該集電體上的電極活 性材料結(jié)構(gòu)體，該電極活性材料結(jié)構(gòu)體包括多孔緩沖層以及納米片陣列，所述多孔緩沖層 設(shè)置在所述集電體表面，所述納米片陣列堅(jiān)直設(shè)置在所述多孔緩沖層表面，所述納米片陣 列包括多個(gè)納米片，每一納米片為多孔結(jié)構(gòu)且至少一納米片包括多個(gè)納米單層。
[0007] 本實(shí)用新型實(shí)施例提供的應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電極中，所述電極活性材料結(jié) 構(gòu)體為一多孔分層結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)可以大大縮小離子透過(guò)和傳輸?shù)木嚯x，從而可增強(qiáng)電極 活性材料的利用率，應(yīng)用該電極的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置具有高的容量、良好的倍率性能、化學(xué)循 環(huán)穩(wěn)定性以及容量保持率。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電極制備方法的流程 圖。
[0010] 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電極制備方法的示意 圖。
[0011] 圖4為應(yīng)用實(shí)施例1的Ni(0H)2電極的電容器在不同的掃描速率下的循環(huán)伏安曲 線。
[0012] 圖5為應(yīng)用實(shí)施例1的Ni (0H) 2電極的電容器在不同電流密度下的恒流充放電曲 線。
[0013] 圖6為應(yīng)用實(shí)施例1的Ni(OH) 2電極的電容器在高電流密度以及寬電化學(xué)窗口下 的恒流充放電曲線。
[0014] 圖7為應(yīng)用實(shí)施例1的Ni (0H) 2電極的電容器的充放電循環(huán)性能曲線。
[0015] 主要元件符號(hào)說(shuō)明
[0016]

【權(quán)利要求】
1. 一種應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電極，其特征在于，包括集電體以及設(shè)置在該集電體 上的電極活性材料結(jié)構(gòu)體，該電極活性材料結(jié)構(gòu)體包括多孔緩沖層以及納米片陣列，所述 多孔緩沖層設(shè)置在所述集電體表面，所述納米片陣列堅(jiān)直設(shè)置在所述多孔緩沖層表面，所 述納米片陣列包括多個(gè)納米片，每一納米片為多孔結(jié)構(gòu)且至少一納米片包括多個(gè)納米單 層。
2. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電極，其特征在于，所述電極活性材 料結(jié)構(gòu)體的材料的化學(xué)通式為MOxH y，其中，Μ為過(guò)渡金屬元素中的一種或多種的組合，此 夕卜，x>0、y彡0且k+y=2x，k為Μ元素的價(jià)態(tài)。
3. 如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電極，其特征在于，所述Μ為Co、Fe、 Ni、Mn以及Ti中的至少一種。
4. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電極，其特征在于，所述納米片在長(zhǎng) 度與寬度方向形成的二維平面與所述多孔緩沖層在長(zhǎng)度和寬度方向成成的二維平面之間 形成一角度α，其中，30。< α <90。。
5. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電極，其特征在于，所述多個(gè)納米單 層之間層疊設(shè)置。
6. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電極，其特征在于，所述納米片包括 2-3層納米單層。
7. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電極，其特征在于，所述納米片的厚 度為2納米至3納米，每一納米單層的厚度為1納米至2納米。
8. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電極，其特征在于，多個(gè)所述納米片 之間相互形成多個(gè)通道。
9. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電極，其特征在于，所述多孔緩沖層 由多個(gè)無(wú)定形的電極活性材料納米球組成多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
10. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的電極，其特征在于，所述納米片為多 孔結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H01G11/26GK204088468SQ201420514347
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】賈志勇 申請(qǐng)人:湖北文理學(xué)院