/3dmg非对称超级电容器及制备方法_2

文档序号:9889714阅读:来源:国知局
骨架。
[0040]采用电化学三电极法,其中工作电极为泡沫镍薄片,参比电极为Ag/AgCl,辅助电极为Pt,将负极基底泡沫镍薄片置于0.5?3M的CuS04.5H20和I?2M的HBO3的混合溶液中,加-2?-0.2V的电化学沉积电压,沉积100?150分钟,得到负极基底覆盖铜的泡沫镍薄片,然后,将覆盖铜的泡沫镍薄片置于化学气相沉积CVD管式炉的恒温区中,通入5sCCm氩气和Isccm氢气,进行1100°C的高温退火0.5?2小时,得到负极基底铜镍合金。
[0041 ] 采用电化学三电极法,将负极基底铜镍合金置于0.5?3M的CuSO4.5H20和I?2M的HBO3的混合溶液中,加0.2?IV的腐蚀电压,腐蚀三维铜镍合金骨架500?1500秒,得到具有多通道孔网状结构的负极基底骨架三维多孔铜镍合金。
[0042]步骤3:制备自支撑正负极基底。
[0043]采用化学气相沉积法,将三维多孔铜镍合金骨架和负极基底泡沫镍薄片分别置于化学气相沉积CVD系统管式炉的恒温区内,通入20sccm氩气和氢气的混合气体5?10分钟,然后将管式炉加热至600°C时,通入2?20SCCm乙烯,保持气氛不变,生长5?10个小时,最后采用迅速降温的方式,将管式炉温度降为室温后,取出管式炉中的样品,得到负极基底3DMG/铜镍合金和正极基底3DSG/泡沫镍薄片。
[0044]分别将负极基底3DMG/铜镍合金和正极基底3DSG/泡沫镍薄片置于0.5?2M氯化铁和I?3M盐酸的混合溶液中,保持混合溶液温度为60?80°C,腐蚀24小时,得到自支撑负极基底3DMG和正极基底3DSG。
[0045]步骤4:制备正负极。
[0046]分别将自支撑负极基底3DMG和正极基底3DSG用去离子水冲洗干净,得到负极基底3DMG和正极基底3DSG,然后将负极基底3DMG和正极基底3DSG分别置于4M硝酸溶液中,保持溶液温度为60°C,浸泡两个小时,分别取出后用去离子水清洗干净,得到负极基底3DMG和正极基底3DSG。
[0047]将7mM的氯化镍和40mM的尿素的混合溶液放入高压釜中,分别将负极基底3DMG和正极基底3DSG浸入氯化镍和尿素的混合溶液中,保持溶液温度为160?180°C,生长2?8个小时。
[0048]分别取出浸泡在氯化镍和尿素的混合溶液中的负极基底3DMG和正极基底3DSG,自然降温至室温后,分别用去离子水冲洗干净,并在真空干燥箱60 V下烘干,得到正极3DSG/Ni(OH)2复合材料和负极3DMG/Ni(0H)2复合材料。
[0049]步骤5:组装电容器。
[0050]将正极3DSG/Ni(0H)2复合材料和负极3DMG/Ni(0H)2复合材料组装起来,充入3M氢氧化钾溶液作为电解质溶液,中间用隔膜隔开,得到3DSG/Ni (OH) 2/3DMG非对称超级电容器。
[0051 ]附图3是本发明在施加不同放电电流后,测得的孔径大小为5μπι的3DMG/Ni(0H)2和3DSG/Ni(0H)2的比电容变化曲线。图3中,以倒三角标示的曲线是3DSG/Ni(0H)2复合材料在Ni(OH)2生长20分钟时的比电容变化曲线图;以正三角标示的曲线是3DSG/Ni(0H)2复合材料在Ni(OH)2生长30分钟时的比电容变化曲线图;以圆圈标示的曲线是3DMG/Ni(0H)2复合材料在Ni(0H)2生长20分钟时的比电容变化曲线图;以正方形标示的曲线是3DSG/Ni(0H)2复合材料在Ni(OH)2生长30分钟时的比电容变化曲线图。由图3可以看出3DMG/Ni(0H)2复合材料在lA/g的放电电流下,比电容为981F/g,说明本发明具有较高存储能力。
[0052]实施例1:基于3DSG/Ni(0H)2/3DMG非对称超级电容器的制备。
[0053]步骤一:基底预处理。
[0054]利用压平机将2片厚度为1.6mm的泡沫镍压薄,得到2片厚度为0.25mm的泡沫镍薄片,然后用乙醇、去离子水、5M HCl溶液分别清洗2片泡沫镍薄片后,最后用去离子水分别将2片泡沫镍薄片清洗干净,将2片泡沫镍薄片分别作为正极基底泡沫镍薄片和负极基底泡沫镍薄片。
[0055]步骤二:制备负极基底骨架。
[0056]采用电化学三电极法,其中工作电极为泡沫镍薄片,参比电极为Ag/AgCl,辅助电极为Pt,将负极基底泡沫镍薄片置于2M的CuSO4.5H20和IM的HBO3的混合溶液中,加-1V的电化学沉积电压,沉积100分钟,得到负极基底覆盖铜的泡沫镍薄片,然后,将覆盖铜的泡沫镍薄片置于化学气相沉积CVD管式炉的恒温区中,通入5sCCm氩气和Isccm氢气,进行1100°C的高温退火I小时,得到负极基底铜镍合金。
[0057]采用电化学三电极法,将负极基底铜镍合金置于2M的CuSO4.5H20和IM的HBO3的混合溶液中,加0.6V的腐蚀电压,腐蚀三维铜镍合金骨架1000秒,得到具有多通道孔网状结构的负极基底骨架三维多孔铜镍合金。
[0058]步骤三:制备自支撑正负极基底。
[0059]采用化学气相沉积法,将三维多孔铜镍合金骨架和负极基底泡沫镍薄片分别置于化学气相沉积CVD系统管式炉的恒温区内,通入20sccm氩气和氢气的混合气体6分钟,然后将管式炉加热至600°C时,通入1sccm乙烯,保持气氛不变,生长10个小时,最后采用迅速降温的方式,将管式炉温度降为室温后,取出管式炉中的样品,得到负极基底3DMG/铜镍合金和正极基底3DSG/泡沫镍薄片。
[0060]分别将负极基底3DMG/铜镍合金和正极基底3DSG/泡沫镍薄片置于IM氯化铁和2M盐酸的混合溶液中,保持混合溶液温度为80°C,腐蚀24小时,得到自支撑负极基底3DMG和正极基底3DSG。
[0061 ]步骤四:制备正负极。
[0062]分别将自支撑负极基底3DMG和正极基底3DSG用去离子水冲洗干净,得到负极基底3DMG和正极基底3DSG,然后将负极基底3DMG和正极基底3DSG分别置于4M硝酸溶液中,保持溶液温度为60°C,浸泡两个小时,分别取出后用去离子水清洗干净,得到负极基底3DMG和正极基底3DSG。
[0063]将7mM的氯化镍和40mM的尿素的混合溶液放入高压釜中,分别将负极基底3DMG和正极基底3DSG浸入氯化镍和尿素的混合溶液中,保持溶液温度为180°C,生长8个小时。
[0064]分别取出浸泡在氯化镍和尿素的混合溶液中的负极基底3DMG和正极基底3DSG,自然降温至室温后,分别用去离子水冲洗干净,并在真空干燥箱60 V下烘干,得到正极3DSG/Ni(OH)2复合材料和负极3DMG/Ni(0H)2复合材料。
[0065]步骤五:组装电容器。
[0066]将正极3DSG/Ni(0H)2复合材料和负极3DMG/Ni(0H)2复合材料组装起来,充入3M氢氧化钾溶液作为电解质溶液,中间用隔膜隔开,得到3DSG/Ni (OH) 2/3DMG非对称超级电容器。
[0067]实施例2:基于3DSG/Ni(0H)2/3DMG非对称超级电容器的制备。
[0068]步骤A:基底预处理。
[0069]利用压平机将2片厚度为1.6mm的泡沫镍压薄,得到2片厚度为0.25mm的泡沫镍薄片,然后用乙醇、去离子水、5M HCl溶液分别清洗2片泡沫镍薄片后,最后用去离子水分别将2片泡沫镍薄片清洗干净,将2片泡沫镍薄片分别作为正极基底泡沫镍薄片和负极基底泡沫镍薄片。
[0070]步骤B:制备负极基底骨架。
[0071]采用电化学三电极法,其中工作电极为泡沫镍薄片,参比电极为Ag/AgCl,辅助电极为Pt,将负极基底泡沫镍薄片置于3M的CuSO4.5H20和1.5M的HBO3的混合溶液中,加-0.5V的电化学沉积电压,沉积150分钟,得到负极基底覆盖铜的泡沫镍薄片,然后,将覆盖铜的泡沫镍薄片置于化学气相沉积CVD管式炉的恒温区中,通入5sCCm氩气和Isccm氢气,进行1100°C的高温退火1.5小时,得到负极基底铜镍合金。
[0072]采用电化学三电极法,将负极
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