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一种水合结构SnO2/IrO2·xH2O氧化物薄膜电极材料及其制备方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-11-12 16:18:12

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”科技创新全链条服务生态系统专业科技服务团| bayuegua123 | 2022-11-18 11:51:45
一种水合结构SnO2/IrO2·xH2O氧化物薄膜电极材料,所述薄膜电极材料由衬底和SnO2/IrO2·xH2O氧化物薄膜共同组成,所述SnO2/IrO2·xH2O氧化物薄膜沉积于衬底表面,所述氧化物薄膜具有水合结构,氧化物薄膜中Sn∶Ir摩尔比为30~70∶70~30,其中x为0.2~3。
本研究提供的水合结构SnO2/IrO2·xH2O氧化物薄膜电极材料比电容最高可达56145F/g,是理想的电化学电容电极材料。水合氧化物之所以有很好电容表现,主要是因为水合结构实际是一种准三维的组织结构,非常有利于质子在SnO2/IrO2·xH2O氧化物薄膜的内部迁移,从而使得SnO2/IrO2·xH2O氧化物薄膜中的活性氧化物成分(IrO2)能更为充分地参与电量的储存。本研究为电化学电容器生产制造领域提供了一种具有高电容性能的水合结构SnO2/IrO2·xH2O氧化物薄膜电极材料,以及制备该薄膜电极材料的方法。本研究提供的制备方法简单,适合工业化应用。

超级电容器具有高比电容、高功率密度、长循环寿命几大优点,在消费电子、动力设施、混合动力汽车、航空航天等领域有着广泛的应用前景。超级电容器的性能主要取决于所采用的电极材料的结构与组成成分。具有水合结构的过渡金属氧化物电极材料被认为是最优秀的超级电容器电极材料之一,受到广泛的关注。在过渡金属氧化物中,以水合氧化钌的电容性能表现最为突出。例如,采用溶胶凝胶法制备的水合氧化钌的比电容可达到720F/g以上。但水合氧化钌存在一个较为严重的缺点:即在强酸介质中,随着循环充放电次数的增加,氧化钌会发生溶解,从而导致电容器的持续使用稳定性不够,一般在经历数千次循环充放电后,电容储存能力衰减10~20%。氧化铱也具有良好的赝电容特性,尽管略低于水合氧化钌。但是,氧化铱具有超强的耐强酸腐蚀性,其耐蚀性要远高于氧化钌。因此,若用于制备超级电容器电极材料,可保证电容器在经历上万次循环充放电后,电容值不容易衰减。非水合氧化铱的比电容在50F/g左右。通过与其他金属氧化物混合,能提高氧化铱的利用率,根据加入的混合氧化物的种类、加入的比例不同,比电容在50~250F/g之间变化。 相比纯氧化铱而言有了不少的进步,因此应用场景非常广阔!

化工与材料学院源于1958年成立的泉州大学化学科,下设化学工程与工艺系、制药工程系、材料化学系和化学系四个教学系,两个实验中心,包括:化学工程与工艺、制药工程、材料化学、化学和材料化学(闽台合作)5个本科专业,与福州大学联合培养化学工程、材料工程两个专业硕士,在校共计1023人。2016年起按化工与制药类进行大类招生,并全力建设“绿色石油化工”应用型专业群。

正极材料
2012-2014年,锂电池正极材料增长主要由手机、平板、移动电源等带动,但历年增速呈下滑态势,由此说明数码市场增速开始趋于饱和。2015年,受新能源汽车动力电池爆发带动,正极材料市场增长强劲,2015年,中国正极材料产量达11.3万吨,同比增长49%。随着新能源汽车需求量的不断快速增加,锂电池需求亦将快速增长,然消费电子领域饱和度提高,锂电池需求增速放缓。整体来看,2016年,中国正极材料产量增速将有所放缓,全年产量将达15万吨。
负极材料
负极材料技术相对比较成熟,且其集中度较高,产能由日本向中国转移比较明显。目前负极材料以碳素材料为主,占锂电池成本较低,在国内基本全面实现产业化。从区域看,中国和日本是全球主要的产销国,动力电池企业采购负极主要来自于日本企业。因此氧化性电极材料市场空间巨大应用非常广泛!


技术许可、技术转让;寻求资源对接,最好有明确的目标合作区域、目标合作领域、目标合作企业等;目标合作投融资机构等