氧化钌基电极材料的制备

　　　　　　　　　　　　　　　　　氧化钌基电极材料的制备

　　超级电容器作为一种具有快速充放电、储能密度高、容量大的新型能源器件，在移动通信、国防科技，绿色环保能源、电动汽车领域都有广泛的应用前景。根据储能原理，超级电容器可以分为基于双电荷层储能机理的双电层电容器和基于法拉第氧化还原反应储能机理的电化学电容器，根据电极材料的不同，电化学电容器分为金属氧化物超级电容器和导电聚合物超级电容器，其中金属氧化物氧化钌是目前被公认最理想的超级电容器电极材料。但是氧化钌昂贵的价格限制了它的广泛应用，目前氧化钌的制备方法主要有四种:第一种是电化学阳极氧化法在钌基体上制备氧化钌。第二种是阴极电沉积法在钽或钛等基体上沉积氧化钌，但是难以直接在钽或钛等常用的集电极表面沉积。第三种是循环伏安电沉积制备氧化钌，由于氧化物的导电性差，电沉积形成一层膜后表面内阻会增大，而且沉积量很少，不适合大规模生产。第四种是涂覆热分解法在钽或钛基表面形成氧化钌薄膜，但是条件不容易控制，要求苛刻。上述四种方法普遍都存在设备要求高或者氧化钌产量低或者附着力差等缺点。

本发明克服了现有技术的不足，提供一种工艺简单、成本低、比容量高，能够实现大规模生产的超级电容器氧化钌基电极材料的制备方法。技术方案如下：

（1）将2g至5g水合三氯化钌和Ig至3g碳材料溶解在IOOml至200ml的醇水溶液中混合均匀，得到混合溶液；

（2）在所述混合溶液中加入IOml至150ml的浓度为1.0mol/L至2.0mol/L的NH4HCO3溶液，调节PH值为7至9，制得Ru (OH) 4 ；

（3）经陈化、离心去除杂质离子处理后，进行100°C至120°C脱水处理得到无定型二氧化钌和碳材料的复合电极材料；

（4）在所述制备的复合电极材料中加入占总重量的10%至20%的导电剂碳纳米管或KS6导电石墨，充分混合研磨，得到氧化钌基电极材料。

碳材料包括:介孔炭材料、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种，醇水溶液包括:水、乙醇、水和乙醇的混合溶液、或异丙醇、水和异丙醇的混合溶液中的一种。与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明采用先驱体为水合三氯化钌和碳材料及碳酸氢铵，比起传统的物理混合更加均匀，导电剂选用碳纳米管或者KS6导电石墨，复合电极材料具有高的比容量、低的等效串联电阻和长的循环寿命、低成本等优点。