CN114758903A - 一种超级电容器电极材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电容器技术领域，具体是一种超级电容器电极材料的制备方法，包括以下步骤：将1g硝酸钴与1g硫脲在研钵中研磨均匀，形成蓝色混合物；将所述蓝色混合物在马弗炉中煅烧4小时，得到钴基电极材料，所述蓝色混合物在马弗炉中煅烧的温度恒为600℃，本发明中的Co3O4电极材料制作方法简易、成本低廉，该材料具有优异的电化学性能，所制备的超级电容器有良好的储能性能。
Description
技术领域
本发明涉及电容器技术领域，具体是一种超级电容器电极材料的制备方法。
背景技术
超级电容器作为一种高性能的储能系统受到了广泛的关注，因为它们比传统电容器具有更大的储能能力和比电池更高的功率效率。四氧化三钴(Co3O4)是一种高效的电极材料，其理论比电容为800F/g(氧化还原电位为1V)，因为其成本低、环境友好且电化学稳定性优异而受到广泛关注。在各种制备方法中，煅烧是大量生产Co3O4的一种非常简单的方法，但由单一硝酸钴盐(硫酸盐、氯化物等)煅烧产生的Co3O4具有低电导率和惰性表面化学反应性，导致比电容不理想。另一方面，经后处理制备的Co3O4虽然性能优越，但工艺复杂、成本高，与工业制备理念相悖。
经检索，中国专利申请号为202010065652.9公开了一种利用阳极氧化法组装四氧化三钴纳米管阵列及方法，在钴箔表面组装出四氧化三钴纳米管阵列，另外，中国专利申请号为202110038368.7公开了一种富含氧空位的四氧化三钴复合材料及制备方法和应用，在聚多巴胺-还原石墨烯悬浮液中加入钴盐和沉淀剂，水热反应后再煅烧制得四氧化三钴。但是，上述这些制备方法都较为复杂且造价高昂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超级电容器电极材料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的技术方案是：一种超级电容器电极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将1g硝酸钴与1g硫脲在研钵中研磨均匀，形成蓝色混合物；
S2、将所述蓝色混合物在马弗炉中煅烧4小时，得到钴基电极材料。
优选的，S2中，所述蓝色混合物在马弗炉中煅烧的温度恒为600℃。
一种根据超级电容器电极材料的制备方法制得的超级电容器，所述超级电容器以氢氧化钾溶液为电解液。
优选的，所述电解液中氢氧化钾的浓度为1M。
本发明通过改进在此提供一种超级电容器电极材料的制备方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
本发明中的Co3O4电极材料制作方法简易、成本低廉，该材料具有优异的电化学性能，所制备的超级电容器有良好的储能性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释：
图1为制备的Co3O4电极材料的X射线衍射(XRD)图；
图2为制备的Co3O4电极材料的扫描电子显微镜(SEM)图；
图3为制备的Co3O4电极材料在不同电流密度下的电容值图；
图4为本发明的超级电容器电极材料的制备方法的流程框图。
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种超级电容器电极材料的制备方法，本发明的技术方案是：
如图4所示，一种超级电容器电极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将1g硝酸钴与1g硫脲在研钵中研磨均匀，形成蓝色混合物；
S2、将所述蓝色混合物在马弗炉中在600℃下煅烧4小时，得到钴基电极材料。
一种根据超级电容器电极材料的制备方法制得的超级电容器，所述超级电容器以氢氧化钾溶液为电解液，所述电解液中氢氧化钾的浓度为1M。
测试：
S1、将1g硝酸钴与1g硫脲在研钵中研磨均匀，形成蓝色混合物；
S2、将所述蓝色混合物在马弗炉中在600℃下煅烧4小时，得到钴基电极材料；
S3、将制得的Co3O4电极材料和导电炭黑与聚偏氟乙烯以质量比为8:1:1混合，接着将混合物分散在1-甲基-2-吡咯烷酮中，在搅拌下形成均匀的浆液；
S4、将浆液涂覆在碳纤维布上，然后在室温下干燥24小时，涂覆面积为0.5cm×0.5cm，得到Co3O4电极；
S5、采用三电极体系进行测试.
经测试得到：在0.2A/g的电流密度下其电容值为79.48F/g，在2A/g的大电流密度条件下其电容值为60.8F/g，电流密度提高10倍的情况下电容值只下降了23.5％，具有较好的倍率性能。
如图1-图3所示，图1为制备的Co3O4电极材料的X射线衍射(XRD)图，由图1可见，制备的产品的特征峰与Co3O4标准卡(JCPDS:
#43-1003)一致，制备产品是纯相的Co3O4电极材料；图2为制备的Co3O4电极材料的扫描电子显微镜(SEM)图，由图2可见，所制备的Co3O4电极材料由直径为1μm的颗粒组成；图3为制备的Co3O4电极材料在不同电流密度下的电容值图，由图3可见，Co3O4电极材料展现优异的电化学性能，和体相Co3O4(直接煅烧硝酸钴制得)相比，电容值提高了13-16倍。
本发明中的Co3O4电极材料制作方法简易、成本低廉，该材料具有优异的电化学性能，所制备的超级电容器有良好的储能性能。
上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (4)
1.一种超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将1g硝酸钴与1g硫脲在研钵中研磨均匀，形成蓝色混合物；
S2、将所述蓝色混合物在马弗炉中煅烧4小时，得到钴基电极材料。
2.根据权利要求1所述的一种超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：S2中，所述蓝色混合物在马弗炉中煅烧的温度恒为600℃。
3.一种根据权利要求1所述的超级电容器电极材料的制备方法制得的超级电容器，其特征在于：所述超级电容器以氢氧化钾溶液为电解液。
4.根据权利要求3所述的一种超级电容器，其特征在于：所述电解液中氢氧化钾的浓度为1M。
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