CN107910199A - 一种具有赝电容特性的超级电容器负极材料及其制备方法 - Google Patents
一种具有赝电容特性的超级电容器负极材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107910199A CN107910199A CN201710948074.1A CN201710948074A CN107910199A CN 107910199 A CN107910199 A CN 107910199A CN 201710948074 A CN201710948074 A CN 201710948074A CN 107910199 A CN107910199 A CN 107910199A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- negative electrode
- electrode material
- spherical porous
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010405 anode material Substances 0.000 title description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 33
- SKKMWRVAJNPLFY-UHFFFAOYSA-N azanylidynevanadium Chemical compound [V]#N SKKMWRVAJNPLFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 18
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 17
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 16
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 16
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 15
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O azanium;oxido(dioxo)vanadium Chemical compound [NH4+].[O-][V](=O)=O UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 14
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 14
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 11
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 11
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 10
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 9
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 6
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 description 6
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 6
- -1 transition metal nitrides Chemical class 0.000 description 6
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 5
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 5
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- ISWNAMNOYHCTSB-UHFFFAOYSA-N methanamine;hydrobromide Chemical compound [Br-].[NH3+]C ISWNAMNOYHCTSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000913 palmityl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
- H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
本发明公开了一种超级电容器的负极材料，以及该种材料的制备方法，它以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，以偏钒酸铵为钒源，通过热喷雾干燥和高温焙烧的步骤制备得到球形多孔氧化钒，然后通过高温氨解还原制备得到球形多孔氮化钒。它具有丰富的介孔结构和较高的比表面积，并且在碱性电解液中具有法拉第赝电容特性，它与传统的活性炭负极材料相比，比电容更高，并且具有良好的倍率性能，同时可顺利实现大规模、产业化生产，因此有望取代活性炭成为一种新的超级电容器负极材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种超级电容器电极材料技术领域，特别是一种具有赝电容特性的超级电容器负极材料，同时还公开了该种材料的制备方法。
背景技术
超级电容器是一种比传统电容器能量密度高、比二次电池功率密度大的新型储能器件。其具有充放电速度快、效率高、循环寿命长、工作温度范围宽、安全性高等优点，如今，超级电容器已经在电动汽车、武器装备、航空航天以及电力储能等领域应用广泛。
超级电容器的比能量等于1/2CV 2 ，其中C为正负极电极材料总的比电容，V为正、负极体系工作电压范围，只有正、负极电极材料均具有较高的比电容，且工作电压范围较大时才能获得高比能量。近几年来，越来越多的高比电容材料已经用于超级电容器的电极材料，例如NiO 干凝胶、NiO/CNTA和PANI/CNTA 等材料的比电容均高于700 F/g，但这些氧化物材料工作电位均在 0 V以上，仅适合作正极。与多种高比电容的正极材料被陆续制备成功的情况相反，目前缺少高比电容的负极材料。比电容最高的负极材料为活性炭，但其比电容最高仅为400 F/g，远低于高性能的正极材料的比电容，且活性炭密度低，致使电极体积比容量较低，严重制约了超级电容器比能量的提高。
与金属氧化物相比，过渡金属氮化物具有独特的性能，例如机械强度大、熔点高、高选择催化性、良好的电子电导率等。近几年来，氮化钒作为超级电容器负极材料已经被研究和报道。其良好的电子电导率和金属钒丰富的氧化物价态(II-V)为其作为超级电容器电极材料发生快速的充放电和氧化-还原反应提供了有利条件。Choi采用低温两步氨化法制备了纳米晶体氮化钒，结果显示该材料作为超级电容器负极材料具有良好的电化学性能和优秀的倍率性能(Advance Materials 18 (2006) 1178-1182)。但是其制备过程复杂，实验条件要求苛刻，很难实现产业化。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种在碱性电解液中具有法拉第赝电容特性，能够代替传统的活性炭材料的负极材料，同时还提出了该种负极材料的制备方法。
本发明的技术解决方案是：一种具有赝电容特性的超级电容器负极材料，其特征在于：所述的材料按照以下方法制得：以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，以偏钒酸铵为钒源，通过热喷雾干燥和高温焙烧制备得到球形多孔氧化钒，然后通过高温氨解还原制备得到球形多孔氮化钒，所述的多孔氮化钒即为负极材料。
一种如上所述的具有赝电容特性的超级电容器负极材料的制备方法，其特征在于：所述的方法按照以下步骤依次进行：
a.首先将十六烷基三甲基溴化铵溶于无水乙醇中，搅拌使十六烷基三甲基溴化铵完全溶解后向无水乙醇中加入一定量的去离子水，混合均匀；所述的十六烷基三甲基溴化铵的摩尔质量与无水乙醇的体积比为1:10至1:120，而所述的无水乙醇与去离子水的体积比为1:2至5:1，
b.向a步骤的溶液中加入一定量的草酸，搅拌使草酸完全溶解，然后加入偏钒酸铵，持续搅拌1-8h，直至溶液颜色变为黄色，所述偏钒酸铵与a步骤中十六烷基三甲基溴化铵的摩尔质量比为10:1至1:1，而所述草酸与偏钒酸铵的摩尔质量比为1：1至5：1，
c.利用喷雾干燥器对b步骤中得到的溶液进行干燥处理，获得固态物，
d.将c步骤中得到的固态物放入管式炉中，在空气中进行高温焙烧处理，得到球形多孔氧化钒前驱体，
e.将d步骤中获得的球形多孔氧化钒前驱体放入管式炉中，并向管式炉中通入NH3，让二者进行高温氨解还原反应，反应结束后降温至室温，得到球形多孔氮化钒。
所述的c步骤中，喷雾干燥器为LD-117实验型喷雾干燥器。
所述的c步骤中，干燥处理的温度为100-180℃。
所述的d步骤中，高温焙烧的温度为250-500℃，高温焙烧的时间为0.5-3h。
所述的e步骤中，所述高温氨解还原反应的温度为400-900℃，反应时间为2-14h。
本发明同现有技术相比，具有如下优点：
利用本发明所公开方法制备的超级电容器的负极材料，以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，以偏钒酸铵为钒源，通过热喷雾干燥和高温焙烧的步骤制备得到球形多孔氧化钒，然后通过高温氨解还原制备得到球形多孔氮化钒。它具有丰富的介孔结构和较高的比表面积，并且在碱性电解液中具有法拉第赝电容特性，它与传统的活性炭负极材料相比，比电容更高，并且具有良好的倍率性能，同时可顺利实现大规模、产业化生产，因此有望取代活性炭成为一种新的超级电容器负极材料。
附图说明
图1为本发明所述负极材料的SEM图片。
图2为本发明所述负极材料的XRD衍射谱图。
图3为本发明所述的负极材料在1 mol/L氢氧化钾电解液中的循环伏安曲线。
图4为本发明所述的负极材料在1 mol/L氢氧化钾电解液中的恒流充放电曲线。
具体实施方式
下面将说明本发明的具体实施方式。
一种具有赝电容特性的超级电容器负极材料，按照以下方法制得：以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，以偏钒酸铵为钒源，通过热喷雾干燥和高温焙烧制备得到球形多孔氧化钒，然后通过高温氨解还原制备得到球形多孔氮化钒，所述的多孔氮化钒即为负极材料。
具体说，上述的具有赝电容特性的超级电容器负极材料按照以下步骤依次进行：
首先将十六烷基三甲基溴化铵溶于无水乙醇中，搅拌使十六烷基三甲基溴化铵完全溶解后向无水乙醇中加入一定量的去离子水，混合均匀；所述的十六烷基三甲基溴化铵的摩尔质量与无水乙醇的体积比为1:10至1:120，而所述的无水乙醇与去离子水的体积比为1:2至5:1，
向上一步骤的溶液中加入一定量的草酸，搅拌使草酸完全溶解，然后加入偏钒酸铵，持续搅拌1-8h，直至溶液颜色变为黄色，所述偏钒酸铵与十六烷基三甲基溴化铵的摩尔质量比为10:1至1:1，而所述草酸与偏钒酸铵的摩尔质量比为1：1至5：1，
然后利用喷雾干燥器对上述溶液进行干燥处理，获得固态物，这里的喷雾干燥器可选用LD-117实验型喷雾干燥器，而干燥处理的温度为100-180℃，
将得到的固态物放入管式炉中，在空气中进行高温焙烧处理，高温焙烧的温度为250-500℃，高温焙烧的时间为0.5-3h，得到球形多孔氧化钒前驱体，
将球形多孔氧化钒前驱体放入管式炉中，并向管式炉中通入NH3，让二者进行高温氨解还原反应，高温氨解还原反应的温度为400-900℃，反应时间为2-14h，反应结束后降温至室温，得到球形多孔氮化钒。
实施例1
称取1.4578 g 十六烷基三甲基溴化铵将其溶于100 mL无水乙醇中，搅拌使其完全溶解，然后加入100 mL去离子水，混合均匀后加入5.0428 g的草酸，使其完全溶解。称取2.34g 偏钒酸铵缓慢加入到上述溶液中，持续搅拌，将上述溶液通过LD-117实验型喷雾干燥器进行喷雾干燥，得到浅黄灰色固体，然后将得到的固体放入管式炉中300℃空气中热处理1h，得到多孔氧化钒前驱体。将得到的多孔氧化钒前驱体放入管式炉中500℃与NH3反应12h，反应完成后自然降温至室温，将产物取出，得到球形多孔氮化钒。
SEM测试表明本实施例制备的产物为球形多孔氮化钒，如图1所示。将上述球形多孔氮化钒按活性物质:导电剂:粘结剂=75:15:10的比例进行混合后制备成电极片，在1 MKOH电解液中进行循环伏安测试，测试结果如图3所示，本实施例制备的球形多孔氮化钒电极在2 mV/s的扫描速度下循环伏安曲线在-0.57V、-0.65V 和-0.23V、-0.32V 附近出现了两对氧化还原峰，说明该电极在充放电过程中发生了可逆的氧化-还原反应，有准电容性能。在2 mV/s扫描速度下的比电容能达到593 F/g，扫描速率增大到10 mV/s 时，比容量仍然有382 F/g。
实施例2
称取1.2148 g 十六烷基三甲基溴化铵将其溶于80 mL无水乙醇中，搅拌使其完全溶解，然后加入120 mL去离子水，混合均匀后加入5.0428 g的草酸，使其完全溶解。称取2.34g 偏钒酸铵缓慢加入到上述溶液中，持续搅拌，将上述溶液通过LD-117实验型喷雾干燥器进行喷雾干燥，得到浅黄灰色固体，然后将得到的固体放入管式炉中400℃空气中热处理1h，得到氧化钒前驱体。将得到的氧化钒前驱体放入管式炉中500℃与NH3反应12 h，反应完成后自然降温至室温，将产物取出，得到球形多孔氮化钒。
XRD测试表明本实施例制备的产物为结晶度较高的球形多孔氮化钒，如图2所示。将上述球形多孔氮化钒按活性物质:导电剂:粘结剂=75:15:10的比例进行混合后制备成电极片，在1 M KOH电解液中进行循环伏安测试，测试结果显示，本实施例制备的球形多孔氮化钒电极在2 mV/s的扫描速度下循环伏安曲线在-0.57V、-0.65V 和-0.23V、-0.32V 附近出现了两对氧化还原峰，说明该电极在充放电过程中发生了可逆的氧化-还原反应，有准电容性能。
实施例3
称取2.4297 g 十六烷基三甲基溴化铵将其溶于120 mL无水乙醇中，搅拌使其完全溶解，然后加入80 mL去离子水，混合均匀后加入5.6732 g的草酸，使其完全溶解。称取2.34 g偏钒酸铵缓慢加入到上述溶液中，持续搅拌，将上述溶液通过LD-117实验型喷雾干燥器进行喷雾干燥，得到浅黄灰色固体，然后将得到的固体放入管式炉中350℃空气中热处理1 h，得到氧化钒前驱体。将得到的氧化钒前驱体放入管式炉中600℃与NH3反应8 h，反应完成后自然降温至室温，将产物取出，得到球形多孔氮化钒。
将上述球形多孔氮化钒按活性物质:导电剂:粘结剂=75:15:10的比例进行混合后制备成电极片，在1 M KOH电解液中进行循环伏安测试，测试结果显示，本实施例制备的球形多孔氮化钒电极在2 mV/s的扫描速度下循环伏安曲线在-0.57V、-0.65V 和-0.23V、-0.32V 附近出现了两对氧化还原峰，说明该电极在充放电过程中发生了可逆的氧化-还原反应，有准电容性能。在100 mA/g电流密度下进行充放电性能测试，充放电时间和电位变化呈现比较好的线性关系，随着充放电时间的延长电压呈现出现性增大或降低，没有出现明显的充放电平台，说明本实施例制备的球形多孔氮化钒具有很好的双电层电容特性，并且随着电流密度的增大其形状仍能保持得很好。电流密度为 100 mA/g 时，其比电容为 513F/g，如图4所示。
实施例4
称取1.8222 g 十六烷基三甲基溴化铵将其溶于100 mL无水乙醇中，搅拌使其完全溶解，然后加入100 mL去离子水，混合均匀后加入5.0428 g的草酸，使其完全溶解。称取2.34g 偏钒酸铵缓慢加入到上述溶液中，持续搅拌，将上述溶液通过LD-117实验型喷雾干燥器进行喷雾干燥，得到浅黄灰色固体，然后将得到的固体放入管式炉中300℃空气中热处理3h，得到氧化钒前驱体。将得到的氧化钒前驱体放入管式炉中700℃与NH3反应10 h，反应完成后自然降温至室温，将产物取出，得到球形多孔氮化钒。
将上述球形多孔氮化钒按活性物质:导电剂:粘结剂=75:15:10的比例进行混合后制备成电极片，在1 M KOH电解液中进行循环伏安测试，测试结果显示，本实施例制备的球形多孔氮化钒电极在2 mV/s的扫描速度下循环伏安曲线在-0.57V、-0.65V 和-0.23V、-0.32V 附近出现了两对氧化还原峰，说明该电极在充放电过程中发生了可逆的氧化-还原反应，有准电容性能。
实施例5
称取3.6445 g 十六烷基三甲基溴化铵将其溶于150 mL无水乙醇中，搅拌使其完全溶解，然后加入50 mL去离子水，混合均匀后加入5.0428 g的草酸，使其完全溶解。称取2.34 g偏钒酸铵缓慢加入到上述溶液中，持续搅拌，将上述溶液通过LD-117实验型喷雾干燥器进行喷雾干燥，得到浅黄灰色固体，然后将得到的固体放入管式炉中400℃空气中热处理3 h，得到氧化钒前驱体。将得到的氧化钒前驱体放入管式炉中500℃与NH3反应12 h，反应完成后自然降温至室温，将产物取出，得到球形多孔氮化钒。
将上述球形多孔氮化钒按活性物质:导电剂:粘结剂=75:15:10的比例进行混合后制备成电极片，在1 M KOH电解液中进行循环伏安测试，测试结果显示，本实施例制备的球形多孔氮化钒电极在2 mV/s的扫描速度下循环伏安曲线在-0.57V、-0.65V 和-0.23V、-0.32V 附近出现了两对氧化还原峰，说明该电极在充放电过程中发生了可逆的氧化-还原反应，有准电容性能。
以上实施例说明，采用本发明所提供的方法可以制备出具有丰富介孔结构的球形多孔氮化钒材料。该材料在碱性电解液中具有法拉第赝电容特性，有望代替传统的活性炭材料作为超级电容器的负极材料，并且具有较高的比电容和良好的倍率性能。
Claims (6)
1.一种具有赝电容特性的超级电容器负极材料，其特征在于：所述的材料按照以下方法制得：以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，以偏钒酸铵为钒源，通过热喷雾干燥和高温焙烧制备得到球形多孔氧化钒，然后通过高温氨解还原制备得到球形多孔氮化钒，所述的多孔氮化钒即为负极材料。
2.一种如权利要求1所述的具有赝电容特性的超级电容器负极材料的制备方法，其特征在于：所述的方法按照以下步骤依次进行：
a.首先将十六烷基三甲基溴化铵溶于无水乙醇中，搅拌使十六烷基三甲基溴化铵完全溶解后向无水乙醇中加入一定量的去离子水，混合均匀；所述的十六烷基三甲基溴化铵的摩尔质量与无水乙醇的体积比为1:10至1:120，而所述的无水乙醇与去离子水的体积比为1:2至5:1，
b.向a步骤的溶液中加入一定量的草酸，搅拌使草酸完全溶解，然后加入偏钒酸铵，持续搅拌1-8h，直至溶液颜色变为黄色，所述偏钒酸铵与a步骤中十六烷基三甲基溴化铵的摩尔质量比为10:1至1:1，而所述草酸与偏钒酸铵的摩尔质量比为1：1至5：1，
c.利用喷雾干燥器对b步骤中得到的溶液进行干燥处理，获得固态物，
d.将c步骤中得到的固态物放入管式炉中，在空气中进行高温焙烧处理，得到球形多孔氧化钒前驱体，
e.将d步骤中获得的球形多孔氧化钒前驱体放入管式炉中，并向管式炉中通入NH3，让二者进行高温氨解还原反应，反应结束后降温至室温，得到球形多孔氮化钒。
3.根据权利要求2所述的具有赝电容特性的超级电容器负极材料的制备方法，其特征在于：所述的c步骤中，喷雾干燥器为LD-117实验型喷雾干燥器。
4.根据权利要求2所述的具有赝电容特性的超级电容器负极材料的制备方法，其特征在于：所述的c步骤中，干燥处理的温度为100-180℃。
5.根据权利要求2所述的具有赝电容特性的超级电容器负极材料的制备方法，其特征在于：所述的d步骤中，高温焙烧的温度为250-500℃，高温焙烧的时间为0.5-3h。
6.根据权利要求2所述的具有赝电容特性的超级电容器负极材料的制备方法，其特征在于：所述的e步骤中，所述高温氨解还原反应的温度为400-900℃，反应时间为2-14h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710948074.1A CN107910199A (zh) | 2017-10-12 | 2017-10-12 | 一种具有赝电容特性的超级电容器负极材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710948074.1A CN107910199A (zh) | 2017-10-12 | 2017-10-12 | 一种具有赝电容特性的超级电容器负极材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107910199A true CN107910199A (zh) | 2018-04-13 |
Family
ID=61840499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710948074.1A Pending CN107910199A (zh) | 2017-10-12 | 2017-10-12 | 一种具有赝电容特性的超级电容器负极材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107910199A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110828199A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-02-21 | 大连海洋大学 | 一种钒基纳米复合电极材料的制备方法、产品及应用 |
| CN112233910A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-01-15 | 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 | 纳米二氧化钒/天然多孔碳电极材料的制备方法 |
| CN114044538A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-02-15 | 西安理工大学 | 具有表面介孔结构的核壳结构m相vo2的制备方法 |
| CN114068971A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-02-18 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 钒电池用电极及钒电池 |
| CN114220947A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-22 | 厦门大学 | 一种锂金属电池负极、集流体及其制备方法和电池 |
| CN115536074A (zh) * | 2022-09-21 | 2022-12-30 | 成都理工大学 | 一种钒钛磁铁矿尾矿用于制备超级电容器电极材料的方法 |
| CN117612873A (zh) * | 2023-11-30 | 2024-02-27 | 哈尔滨理工大学 | 一种氮掺杂的单晶/无定形hvo异质结构的制备方法和应用 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104658767A (zh) * | 2015-02-16 | 2015-05-27 | 哈尔滨工业大学 | 具有赝电容特性的非碳类超级电容器电极修饰材料及修饰超级电容器电极的方法 |
-
2017
- 2017-10-12 CN CN201710948074.1A patent/CN107910199A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104658767A (zh) * | 2015-02-16 | 2015-05-27 | 哈尔滨工业大学 | 具有赝电容特性的非碳类超级电容器电极修饰材料及修饰超级电容器电极的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 高兆辉: "电化学电容器钒基化合物负极材料的研究", 《中国优秀博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110828199A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-02-21 | 大连海洋大学 | 一种钒基纳米复合电极材料的制备方法、产品及应用 |
| CN112233910A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-01-15 | 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 | 纳米二氧化钒/天然多孔碳电极材料的制备方法 |
| CN114044538A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-02-15 | 西安理工大学 | 具有表面介孔结构的核壳结构m相vo2的制备方法 |
| CN114044538B (zh) * | 2021-10-25 | 2024-03-12 | 西安理工大学 | 具有表面介孔结构的核壳结构m相vo2的制备方法 |
| CN114068971A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-02-18 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 钒电池用电极及钒电池 |
| CN114068971B (zh) * | 2021-11-23 | 2023-10-27 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 钒电池用电极及钒电池 |
| CN114220947A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-22 | 厦门大学 | 一种锂金属电池负极、集流体及其制备方法和电池 |
| CN114220947B (zh) * | 2021-12-09 | 2024-04-02 | 厦门大学 | 一种锂金属电池负极、集流体及其制备方法和电池 |
| CN115536074A (zh) * | 2022-09-21 | 2022-12-30 | 成都理工大学 | 一种钒钛磁铁矿尾矿用于制备超级电容器电极材料的方法 |
| CN117612873A (zh) * | 2023-11-30 | 2024-02-27 | 哈尔滨理工大学 | 一种氮掺杂的单晶/无定形hvo异质结构的制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107910199A (zh) | 一种具有赝电容特性的超级电容器负极材料及其制备方法 | |
| CN103594254B (zh) | 一种二氧化锰/介孔碳纳米分级复合电极材料的制备方法 | |
| CN109616331B (zh) | 一种核壳型的氢氧化镍纳米片/锰钴氧化物复合电极材料及其制备方法 | |
| CN102568833B (zh) | 一种介孔四氧化三钴作正极的混合电化学电容器 | |
| CN103022459A (zh) | 一种石墨烯/钛酸锂复合负极材料的制备方法 | |
| CN108878826B (zh) | 一种锰酸钠/石墨烯复合电极材料及其制备方法和应用 | |
| CN109411238B (zh) | 一种层状双氢氧化物复合电极材料及其制备方法和用途 | |
| CN113422048B (zh) | 一种水系锌离子电池正极材料的制备方法及其应用 | |
| CN111785917B (zh) | 铌钨氧化物电极材料及其制备和应用 | |
| CN106910639B (zh) | 一种用于超级电容器电极材料的NiTe2的制备方法 | |
| CN105810456B (zh) | 一种活化石墨烯/针状氢氧化镍纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN107134372A (zh) | 基于过渡金属硫化物/氮掺杂石墨烯与三氧化二铁/石墨烯的超级电容器 | |
| CN104176783A (zh) | 一种氮碳材料包覆二氧化锰纳米线的制备及应用方法 | |
| CN108298588A (zh) | 一种制备δ-MnO2纳米片的方法 | |
| CN111689523B (zh) | 金属铬掺杂δ-MnO2纳米片的制备方法 | |
| CN110246700A (zh) | 一种多层核壳氧化物/硫化物异质结构电极材料的制备方法 | |
| CN105504277A (zh) | 一种高度有序多孔的石墨烯/聚苯胺复合材料及其制备方法 | |
| CN106449138A (zh) | 碳包覆的钼酸钴网状纳米片阵列材料、制备方法及应用 | |
| CN110165206A (zh) | 一种球状钠离子电池正极材料及其制备方法 | |
| CN106847539A (zh) | 一种超级电容器用的碳包覆钴钼酸杂化二氧化锰异质结构的复合材料 | |
| CN106384674A (zh) | 一种基于钛磷氧化物负极材料的水系可充钠离子电容电池 | |
| CN108110250A (zh) | 锰酸锌/氧化铁锂离子电池负极材料及其制备方法 | |
| CN108962617B (zh) | 一种自组装四氧化三钴分级微球的制备方法及其应用 | |
| CN114300273B (zh) | 一种NiGa-LDH@ZnCo2O4@NF复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN104637701A (zh) | 一种石墨烯基五氧化二钒纳米线超级电容电极材料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180413 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |