CN104465077B - 一种电极材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电极材料及其制备方法，该电极材料，包括基底层、外层三氧化钨薄膜和位于基底层和外层之间的中间层材料；所述中间层材料由包含以下重量份的组分制成：石墨20‑30份、Al2O34‑5份、Pb3O42‑2.5份、TiO21‑1.2份、PVA2‑3份、CeO20.8‑1.2份、Bi2O30.6‑1份、La2O30.05‑0.5份。本发明还提供了一种电极材料的制备方法，包括如下步骤：（1）在氢气、1200‑1300℃条件下加热5分钟去除基底层表面氧化物层，将基底层表面涂抹中间层材料，700‑800℃条件下加热1‑3小时，加热将样品迅速冷却至室温；（2）将Na2WO4﹒2H2O溶于草酸溶液中，将步骤1的样品浸入上述溶液中，在180‑200℃下加热反应12小时；（3）将第二步反应得到的样品用清水清洗、干燥后，得到电极材料。

Description

一种电极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电极材料领域，特别是一种电极材料及其制备方法。
背景技术
目前市场上的电极材料在生产和销售中普遍存在最大充放电次数少、充电速度慢和电流密度不大的问题。
碳材料是一种普遍的储能材料，石墨是元素碳的一种同素异形体，每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子以共价键结合，构成共价分子。石墨是其中一种最软的矿物，还可用于制造铅笔芯和润滑剂。
复合材料是一个潜在理想材料，因为石墨烯具有非凡的电气性能，不寻常的机械强度，极高的化学稳定性，并且石墨成本低，可大量采集，以石墨烯为基础制备超级电容器的也有很多。
三维石墨烯材料，具有三维空心多孔网状结构，具有高导热、耐高温、耐腐蚀、高延展性、柔韧性好，单层透明度好。三维石墨烯材料，在结构和性能方面都有着不同于二维的石墨烯的特点，且其表面积比二维的石墨烯材料高。从干电池中的石墨到现在对三维石墨烯的研究，碳材料一直是人们关注的能源材料。
发明内容
针对上述的需求，本发明特别提供了一种电极材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种电极材料，包括基底层、外层三氧化钨薄膜和位于基底层和外层之间的中间层材料；
所述中间层材料由包含以下重量份的组分制成：
石墨 20-30份，
Al2O3 4-5份，
Pb3O4 2-2.5份，
TiO2 1-1.2份，
PVA 2-3份，
CeO2 0.8-1.2份，
Bi2O3 0.6-1份，
La2O3 0.05-0.5份。
所述Al2O3为Al2O3 晶须。
所述Al2O3 晶须的直径为3-4nm。
所述基底层为镍网或铜网。
一种电极材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）在氢气、1200-1300℃条件下加热5分钟去除基底层表面氧化物层，将基底层表面涂抹中间层材料，700-800℃条件下加热1-3小时，加热将样品迅速冷却至室温；
（2）将Na2WO4﹒2H2O溶于草酸溶液中，将步骤1的样品浸入上述溶液中，在180-200℃下加热反应12小时；
（3）将第二步反应得到的样品用清水清洗、干燥后，得到电极材料。
所述中间层材料的制备方法包括如下步骤：将石墨20-30重量份、Al2O34-5重量份、Pb3O42-2.5重量份、PVA2-3重量份、TiO21-1.2重量份、CeO20.8-1.2重量份和Bi2O30.6-1重量份，采用湿式球磨法混合8小时，在750-800℃温度下，保温2-3小时，粉碎细磨1-2小时，加入La2O30.05-0.5重量份，混合均匀，得到中间层材料。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）本发明制得的电极材料质量较高，而且形成的明治结构非常稳定，其电极电容值远高于一般的电容器。
（2）发明制得的电极材料和电解液之间的接触面积大，从而能更有效的进行电荷传输。
（3）发明制得的电极材料具有优异的导电性、柔韧性、延展性和机械强度，可以使得电子在快速冲充放电期间可以更有效地传递。
（4）本发明制得的电极材料，其制备方法简单，易于工业化生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
（1）制备中间层材料：将石墨20kg、直径为3nm的Al2O3 晶须4kg、Pb3O42kg、PVA3kg、TiO21kg、CeO20.8kg和Bi2O30.8kg，采用湿式球磨法混合8小时，在750℃温度下，保温2小时，粉碎细磨2小时，加入La2O30.05kg，混合均匀，得到中间层材料；
（2）在氢气、1200℃条件下加热5分钟去除基底层镍网表面氧化物层，将基底层镍网表面涂抹中间层材料，700℃条件下加热1小时，加热将样品迅速冷却至室温；
（3）将Na2WO4﹒2H2O溶于草酸溶液中，将步骤1的样品浸入上述溶液中，在180℃下加热反应12小时；
（4）将第二步反应得到的样品用清水清洗、干燥后，得到电极材料。
制得电极材料的性能测试结果如表1所示。
实施例2
（1）制备中间层材料：将石墨30kg、直径为3nm的Al2O3 晶须5kg、Pb3O42kg、PVA2kg、TiO21.2kg、CeO21.2kg和Bi2O31kg，采用湿式球磨法混合8小时，在800℃温度下，保温2小时，粉碎细磨1小时，加入La2O30.05kg，混合均匀，得到中间层材料；
（2）在氢气、1300℃条件下加热5分钟去除基底层镍网表面氧化物层，将基底层镍网表面涂抹中间层材料， 800℃条件下加热3小时，加热将样品迅速冷却至室温；
（3）将Na2WO4﹒2H2O溶于草酸溶液中，将步骤1的样品浸入上述溶液中，在200℃下加热反应12小时；
（4）将第二步反应得到的样品用清水清洗、干燥后，得到电极材料。
制得电极材料的性能测试结果如表1所示。
实施例3
（1）制备中间层材料：将石墨30kg、直径为4nm的Al2O3 晶须4kg、Pb3O42.5kg、PVA3kg、TiO21kg、CeO21kg和Bi2O30.6kg，采用湿式球磨法混合8小时，在750℃温度下，保温3小时，粉碎细磨2小时，加入La2O30.5kg，混合均匀，得到中间层材料；
（2）在氢气、1250℃条件下加热5分钟去除基底层铜网表面氧化物层，将基底层铜网表面涂抹中间层材料，750℃条件下加热2小时，加热将样品迅速冷却至室温；
（3）将Na2WO4﹒2H2O溶于草酸溶液中，将步骤1的样品浸入上述溶液中，在180℃下加热反应12小时；
（4）将第二步反应得到的样品用清水清洗、干燥后，得到电极材料。
制得电极材料的性能测试结果如表1所示:
表1
表2实施例1的不同电流密度下电容大小的测试结果
本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种电极材料，其特征在于，包括基底层、外层三氧化钨薄膜和位于基底层和外层之间的中间层材料；
所述中间层材料由包含以下重量份的组分制成：
石墨 20-30 份，
Al2O3 4-5 份，
Pb3O4 2-2.5 份，
TiO2 1-1.2 份，
PVA 2-3 份，
CeO2 0.8-1.2 份，
Bi2O3 0.6-1 份，
La2O3 0.05-0.5 份；
所述Al2O3 为Al2O3 晶须；
所述Al2O3 晶须的直径为3-4nm；
所述基底层为镍网或铜网；
所述的一种电极材料通过下述的制备方法制备得到：
（1）在氢气、1200-1300℃条件下加热5 分钟去除基底层表面氧化物层，将基底层表面涂抹中间层材料，700-800℃条件下加热1-3 小时，加热后将样品迅速冷却至室温；
（2）将Na2WO4 ﹒ 2H2O 溶于草酸溶液中，将步骤1 的样品浸入上述溶液中，在180-200℃下加热反应12 小时；
（3）将第二步反应得到的样品用清水清洗、干燥后，得到电极材料；
所述中间层材料的制备方法包括如下步骤：将石墨20-30 重量份、Al2O34-5 重量份、Pb3O42-2.5 重量份、PVA2-3 重量份、TiO21-1.2 重量份、CeO20.8-1.2 重量份和Bi2O30.6-1重量份，采用湿式球磨法混合8 小时，在750-800℃温度下，保温2-3 小时，粉碎细磨1-2 小时，加入La2O30.05-0.5 重量份，混合均匀，得到中间层材料。
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