一种高熵混合氧化物电极材料及其制备方法
氧化钌具有很高的理论比电容，理论认为可达1300F/g以上，被普遍认为是理想的电化学电容器电极材料之一。但事实上，从现有技术来看，采用氧化钌作为电极材料，面临两个相互矛盾的问题:若采用可工业化的技术手段制备的氧化钌电极材料，如热喷涂、等离子喷涂技术，所能获得的比电容非常有限，一般在150F/g到300F/g之间；若采用水热法、化学沉淀法等，虽然可实现高的电容量，但存在工艺复杂、工艺条件苛刻的技术问题，难以实现工业化生产，因而实用性不强。不同的工艺制备出的氧化钌或含氧化钌复合电极材料，可表现出完全不同的电化学性能。这源于不同工艺制备的电极或者具有不同的组合配方制备的电极材料具有完全不同的组织结构。研究表明电极材料的储能主要受电极的比表面积、电极的组织结构缺陷以及氧化钌的分散性影响。因此，要解决上述问题，提高氧化钌在电极中的分散性、增大氧化钌或含氧化钌电极涂层的缺陷结构，以及增大电极涂层的比表面积是关键技术。到目前为止，在工业上还没有简单有效的解决上述问题的办法。
为了解决上述问题，本发明的发明者将研究的焦点集中在如何用简单有效的办法提高电极的缺陷结构，以及提高氧化钌的分散性入手，经过精心设计，反复研究，获得解决上述问题的办法。本发明提供了一种高熵混合氧化物电极材料及其制备方法。本发明的电极材料由多种晶体结构不同的氧化物构成，因为晶体结构上的差异，导致混合氧化物薄膜中存在高密度的结构缺陷，即具有高熵结构(高的混乱度)，因此称之为高熵混合氧化物电极材料。又因为氧化钌的比例控制在总氧化物的40%以内，且均匀混合，因此氧化钌具有很高的分散性。试验结果表明，该电极表现出很高的电容性能，比电容接近理论值；而且所采用的制备技术简单，可重复性强，适合于工业化生产。技术方案如下：
I)将摩尔百分比为10〜40%的三氯化钌、5〜20%的三氯化钛、5〜20%的四氯化锡或氯化亚锡、5〜20%的五氯化钽、5〜20%的氯化锰、5〜20%的氯化钴、5〜20%的氯化锆、5〜20%的氯化锑溶解到乙醇溶液中，采用超声波振荡均匀，溶液中的总金属离子控制在0.1〜0.4mol/L浓度，制得混合金属氯化物前躯体溶液；
2)将混合金属氯化物前躯体溶液涂刷在金属导电基体表面，采用红外线烘干固化，然后放入马弗炉进行热氧化处理；热氧化处理温度为250〜400°C,热氧化处理8〜15分钟后出炉冷却，然后重复“涂刷、烘干、热氧化处理、冷却”步骤，直至所有前躯体溶液用完，最后在马弗炉中退火0.5〜2小时，出炉冷却后制得高熵混合氧化物电极材料。
本发明的有益效果是:本发明的高熵混合氧化物电极材料的比电容最高可达1158F/g，已经非常接近氧化钌的理论比电容。并且，所采用的制备高熵混合氧化物电极材料的方法简单，操作方便，适合于工业化生产应用。