一种自支撑结构的电极及其制备和应用的制作方法

文档序号:12724588阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种自支撑结构的电极,其特征在于:所述电极包括导电集流体、电极活性材料;电极活性材料以纳米棒阵列的形式原位生长于导电集流体表面,其中,电极活性材料为碳量子点包覆的金属氧化物,其在电极上的担量为0.5-30mg/cm2,其中优选1-10mg/cm2

2.权利要求1所述的自支撑结构的电极,其特征在于:所述导电集流体为碳布、碳纸、镍网、铜网、钛网中的一种,其厚度为10μm-1mm,孔隙率为10-90%。

3.权利要求1所述的自支撑结构的电极,其特征在于:所述电极活性材料为碳量子点包覆的金属氧化物纳米棒阵列;其中,碳量子点粒径0.7-5nm,晶面间距为0.1-0.5nm,孔径范围为0.7-3nm;金属氧化物纳米棒阵列直径为8-50nm,长度为0.5-2μm。

4.权利要求1或3所述的自支撑结构的电极,其特征在于:所述碳量子点与金属氧化物的质量比为(1:99)~(10:90)。

5.权利要求1或3所述的自支撑结构的电极,其特征在于:所述金属氧化物为氧化钴、氧化镍、氧化锰、氧化铁、氧化锌、氧化铜中的一种或二种以上。

6.一种权利要求1-5任一所述的自支撑结构的电极的制备方法,其特征在于:所述自支撑结构电极可按如下过程制备而成:

1)取所需金属氧化物对应的盐与六次甲基四胺按摩尔比为1:1在溶剂中混合均匀后,加入碱溶液调PH值为8-10,搅拌0.5-5h后转移至水热反应釜中,形成溶液A;

2)将集流体以与液面呈45-90°角度放入溶液A中,其中优选90°,在80-120℃下反应12-48h,得到B;

3)将B清洗干净后加入至含有碳前躯体的溶液C中,C的添加量以浸没集流体为宜,50-100℃恒温12-48h,清洗干净后得C;

4)将C在Ar和/或N2条件下500-1000℃焙烧2-5h,得到目标产物D。

7.按照权利要求6所述的制备方法,其特征在于:所述金属氧化物对应的盐为硝酸盐、醋酸盐、硫酸盐、碳酸盐、锰酸盐、氯化物中的一种;所述溶剂为水、乙醇、丙酮、异丙醇中的一种或两种以上;所述溶液A中固体物质质量浓度为1-50%;所述溶液C为N-N二甲基甲酰胺与水的混合物,其体积比例为(1:1)~(4:1);所述碳前躯体为间三苯甲酸、二甲基咪唑、环式糊腈中的一种;清洗剂为水、丙酮、N,N二甲基甲酰胺中的一种或二种以上;碱溶液为氨水、0.5-1M的氢氧化钠、0.5-1M氢氧化钾中的一种或 两种以上。

8.一种权利要求1-5任一所述自支撑结构的电极的应用,其特征在于:所述电极可用于超级电容器中或也可用于超级电容器混合锂硫电池中。

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