基底銅鎳合金置于2M的CuSO4.5H20和IM的HBO3的混合溶液中，加0.4V的腐蝕電壓，腐蝕三維銅鎳合金骨架1000秒，得到具有多通道孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的負(fù)極基底骨架三維多孔銅鎳合金。
[0073]步驟C:制備自支撐正負(fù)極基底。
[0074]采用化學(xué)氣相沉積法，將三維多孔銅鎳合金骨架和負(fù)極基底泡沫鎳薄片分別置于化學(xué)氣相沉積CVD系統(tǒng)管式爐的恒溫區(qū)內(nèi)，通入20sccm氬氣和氫氣的混合氣體8分鐘，然后將管式爐加熱至600°C時(shí)，通入Ssccm乙烯，保持氣氛不變，生長(zhǎng)10個(gè)小時(shí)，最后采用迅速降溫的方式，將管式爐溫度降為室溫后，取出管式爐中的樣品，得到負(fù)極基底3DMG/銅鎳合金和正極基底3DSG/泡沫鎳薄片。
[0075]分別將負(fù)極基底3DMG/銅鎳合金和正極基底3DSG/泡沫鎳薄片置于0.5M氯化鐵和IM鹽酸的混合溶液中，保持混合溶液溫度為70°C，腐蝕24小時(shí)，得到自支撐負(fù)極基底3DMG和正極基底3DSG。
[0076]步驟D:制備正負(fù)極。
[0077]分別將自支撐負(fù)極基底3DMG和正極基底3DSG用去離子水沖洗干凈，得到負(fù)極基底3DMG和正極基底3DSG，然后將負(fù)極基底和正極基底3DSG3DMG分別置于4M硝酸溶液中，保持溶液溫度為60°C，浸泡兩個(gè)小時(shí)，分別取出后用去離子水清洗干凈，得到負(fù)極基底3DMG和正極基底3DSG。
[0078]將7mM的氯化鎳和40mM的尿素的混合溶液放入高壓釜中，分別將負(fù)極基底3DMG和正極基底3DSG浸入氯化鎳和尿素的混合溶液中，保持溶液溫度為160°C，生長(zhǎng)8個(gè)小時(shí)。
[0079]分別取出浸泡在氯化鎳和尿素的混合溶液中的負(fù)極基底3DMG和正極基底3DSG，自然降溫至室溫后，分別用去離子水沖洗干凈，并在真空干燥箱60 V下烘干，得到正極3DSG/Ni(OH)2復(fù)合材料和負(fù)極3DMG/Ni(0H)2復(fù)合材料。
[0080]步驟E:組裝電容器。
[0081 ] 將正極3DSG/Ni(0H)2復(fù)合材料和負(fù)極3DMG/Ni(0H)2復(fù)合材料組裝起來，充入3M氫氧化鉀溶液作為電解質(zhì)溶液，中間用隔膜隔開，得到3DSG/Ni (OH) 2/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于3DSG/Ni(0H)2/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器，包括正極，負(fù)極，電解質(zhì)溶液和隔膜，其特征在于，所述的正極采用3DSG/Ni (OH)2復(fù)合材料，所述的負(fù)極采用3DMG/Ni (OH)2復(fù)合材料。2.—種基于3DSG/Ni(0H)2/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器制備方法，包括如下步驟: (1)基底預(yù)處理: (Ia)利用壓平機(jī)將2片厚度為1.6mm的泡沫鎳壓薄，得到2片厚度為0.25mm的泡沫鎳薄片; (Ib)用乙醇、去離子水、5M HCl溶液分別清洗2片泡沫鎳薄片后，再用去離子水分別將2片泡沫鎳薄片清洗干凈，將2片泡沫鎳薄片分別作為正極基底泡沫鎳薄片和負(fù)極基底泡沫鎳薄片； (2)制備負(fù)極基底骨架: (2a)采用電化學(xué)三電極法，將負(fù)極基底泡沫鎳薄片置于CuSO4.5H20和HBO3的混合溶液中，加電化學(xué)沉積電壓，沉積50?150分鐘，得到負(fù)極基底覆蓋銅的泡沫鎳薄片； (2b)將覆蓋銅的泡沫鎳薄片置于化學(xué)氣相沉積CVD管式爐的恒溫區(qū)中，通入5sCCm氬氣和Isccm氫氣，進(jìn)行1100°C的高溫退火0.5?2小時(shí)，得到負(fù)極基底銅鎳合金； (2c)采用電化學(xué)三電極法，將負(fù)極基底銅鎳合金置于CuSO4.5H20和HBO3的混合溶液中，加腐蝕電壓，腐蝕三維銅鎳合金骨架500?1500秒，得到具有多通道孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的負(fù)極基底骨架三維多孔銅鎳合金； (3)制備自支撐正負(fù)極基底: (3a)采用化學(xué)氣相沉積法，將三維多孔銅鎳合金骨架和負(fù)極基底泡沫鎳薄片分別置于化學(xué)氣相沉積CVD系統(tǒng)管式爐的恒溫區(qū)內(nèi)，通入20sccm氬氣和氫氣的混合氣體5?10分鐘； (3b)將管式爐加熱至600 °C時(shí)，通入2?20sccm乙烯，保持氣氛不變，生長(zhǎng)5?10個(gè)小時(shí)； (3c)采用迅速降溫的方式，將管式爐溫度降為室溫后，取出管式爐中的樣品，得到負(fù)極基底3DMG/銅鎳合金和正極基底3DSG/泡沫鎳薄片； (3d)分別將負(fù)極基底3DMG/銅鎳合金和正極基底3DSG/泡沫鎳薄片置于0.5?2M氯化鐵和I?3M鹽酸的混合溶液中，保持混合溶液溫度為60?80°C，腐蝕24小時(shí)，得到自支撐負(fù)極基底3DMG和正極基底3DSG ； (4)制備正負(fù)極: (4a)分別將自支撐負(fù)極基底3DMG和正極基底3DSG用去離子水沖洗干凈，得到負(fù)極基底3DMG和正極基底3DSG; (4b)將負(fù)極基底3DMG和正極基底3DSG分別置于4M硝酸溶液中浸泡兩個(gè)小時(shí)，分別取出后用去離子水清洗干凈，得到負(fù)極基底3DMG和正極基底3DSG; (4c)將氯化鎳和尿素的混合溶液放入高壓釜中，分別將負(fù)極基底3DMG和正極基底3DSG浸入氯化鎳和尿素的混合溶液中，生長(zhǎng)2?8個(gè)小時(shí)； (4d)分別取出浸泡在氯化鎳和尿素的混合溶液中的負(fù)極基底3DMG和正極基底3DSG，自然降溫至室溫后，分別用去離子水沖洗干凈，并在真空干燥箱60 V下烘干，得到正極3DSG/Ni (OH)2復(fù)合材料和負(fù)極3DMG/Ni (OH)2復(fù)合材料； (5)組裝電容器: 將正極3DSG/Ni (OH)2復(fù)合材料和負(fù)極3DMG/Ni (OH)2復(fù)合材料組裝起來，充入3M氫氧化鉀溶液作為電解質(zhì)溶液，中間用隔膜隔開，得到3DSG/Ni (OH) 2/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于3DSG/Ni(0H)2/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器制備方法，其特征在于，步驟(2a)中所述的電化學(xué)三電極法中的工作電極為負(fù)極基底泡沫鎳薄片，參比電極為Ag/AgCl，輔助電極為Pt。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于3DSG/Ni(0H)2/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器制備方法，其特征在于，步驟(2a)、步驟(2c)中所述的CuSO4.5H20和HBO3的混合溶液是指0.5?3M的CuSO4.5H20和I?2M的HBO3的混合溶液。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于3DSG/Ni(0H)2/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器制備方法，其特征在于，步驟(2a)中所述的電化學(xué)沉積電壓的范圍為-2?-0.2V。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于3DSG/Ni(0H)2/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器制備方法，其特征在于，步驟(2c)中所述的電化學(xué)三電極法中的工作電極為負(fù)極基底銅鎳合金，參比電極為Ag/AgCl，輔助電極為Pt。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于3DSG/Ni(0H)2/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器制備方法，其特征在于，步驟(2c)中所述的腐蝕電壓的范圍為0.2?IV。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于3DSG/Ni(0H)2/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器制備方法，其特征在于，步驟(4b)中所述的4M硝酸溶液的溫度為50?70°C。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于3DSG/Ni(0H)2/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器制備方法，其特征在于，步驟(4c)中所述的氯化鎳和尿素的混合溶液為7mM的氯化鎳和40mM的尿素的混合溶液，溶液溫度為160?180 °C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器及制備方法。本發(fā)明的基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器包括正極，負(fù)極，電解質(zhì)溶液和隔膜，正極采用3DSG/Ni(OH)2復(fù)合材料，負(fù)極采用3DMG/Ni(OH)2復(fù)合材料，電解質(zhì)溶液采用氫氧化鉀。本發(fā)明的制備方法包括正極3DSG/Ni(OH)2復(fù)合材料的制備，負(fù)極3DMG/Ni(OH)2復(fù)合材料的制備，電解質(zhì)溶液氫氧化鉀的配制和電容器的組裝。本發(fā)明具有高循環(huán)效率，高Ni(OH)2利用率，高導(dǎo)電性，高電容量。可用于儲(chǔ)能元件的制備。
【IPC分類】H01G11/24, H01G11/86, H01G11/32, H01G11/30, H01G11/84
【公開號(hào)】CN105655142
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】陸芹, 寧?kù)o, 王東, 張進(jìn)成, 穆美珊, 郝躍
【申請(qǐng)人】西安電子科技大學(xué)
【公開日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2016年3月25日