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CN112010283A - 高性能生物质基碳质电极材料的制备方法 - Google Patents

高性能生物质基碳质电极材料的制备方法 Download PDF

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CN112010283A
CN112010283A CN202010891791.7A CN202010891791A CN112010283A CN 112010283 A CN112010283 A CN 112010283A CN 202010891791 A CN202010891791 A CN 202010891791A CN 112010283 A CN112010283 A CN 112010283A
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water
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CN202010891791.7A
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应宗荣
张永正
慧圣洁
林雪梅
谢杰
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Nanjing University of Science and Technology
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Abstract

本发明公开一种高性能生物质基碳质电极材料的制备方法。本发明制备方法依次包括以下步骤：第一步，采用N‑甲基吗啉‑N‑氧化物水溶液浸泡溶胀生物质粉末、生物质纤维纸或布；第二步，将生物质粉末、生物质纤维纸或布冷冻，使其中含有的水冻结形成冰晶；第三步，冷冻状态下进行干燥；第四步，干燥后进行高温烧结；第五步，将烧结产物冷却；第六步，制得高性能生物质基碳质电极材料。浸泡采用的N‑甲基吗啉‑N‑氧化物水溶液中最好还含有水溶性过渡金属盐、活化剂和掺杂剂中之至少一种。在第三、第四步之间还可采用水溶性过渡金属盐、活化剂和掺杂剂的水溶液浸泡。本发明制备方法简便易行，制备的电极材料电化学性能优异。

Description

高性能生物质基碳质电极材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种电极材料的制备方法，特别涉及一种高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，属于超级电容器和电池用电极领域。
背景技术
碳材料作为超级电容器和电池用电极，具有稳定和长寿命的优点，但是石墨烯和碳纳米管价格高昂。采用低廉途径获得高性能的超级电容器和电池用碳质电极材料，成为研究开发的热点。生物质价格低廉、环境友好、可再生等优点，可大规模廉低获得，因此基于生物质的碳基电极材料具有广泛的应用前景。但是，目前以生物质碳化获得碳基电极材料的制备过程复杂，特别是电化学性能并不理想。如何通过简单的方法，获得优异电化学性能的高性能生物质基碳质电极材料，目前仍然是难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备电化学性能优异的高性能生物质基碳质电极材料的简单的方法。
实现本发明目的的技术解决方案是：一种高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，依次包括以下步骤：
第一步，采用N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液浸泡溶胀生物质粉末；
第二步，将溶胀有N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的生物质粉末冷冻，使其中含有的水冻结形成冰晶；
第三步，将冷冻后的生物质粉末在冷冻状态下进行干燥；
第四步，将干燥后的生物质粉末进行高温烧结；
第五步，将烧结产物冷却；
第六步，制得高性能生物质基碳质电极材料。
一种高性能生物质基碳质电极材料的制备方法也可以是依次包括以下步骤：
第一步，采用N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液浸泡溶胀生物质纤维，将溶胀有N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的生物质纤维制成纸；或者采用生物质纤维制成纸，采用N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液浸泡溶胀生物质纤维纸；或者采用N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液浸泡溶胀生物质纤维布；
第二步，将溶胀有N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的生物质纤维纸或布冷冻，使其中含有的水冻结形成冰晶；
第三步，将冷冻后的生物质纤维纸或布在冷冻状态下进行干燥；
第四步，将干燥后的生物质纤维纸或布进行高温烧结；
第五步，将烧结产物冷却；
第六步，制得高性能生物质基碳质电极材料。
本发明高性能生物质基碳质电极材料的制备方法中，第一步浸泡采用的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中N-甲基吗啉-N-氧化物的质量浓度最好30％以下。
本发明高性能生物质基碳质电极材料的制备方法中，可以重复第一步至第三步。
本发明高性能生物质基碳质电极材料的制备方法中，第四步高温烧结过程包含有以下烧结条件：在惰性气氛下600～1100℃之间烧结1～4小时。
本发明高性能生物质基碳质电极材料的制备方法中，在第五步与第六步之间，还可以采用酸浸泡烧结产物。
本发明高性能生物质基碳质电极材料的制备方法中，第一步浸泡采用的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中还可以含有水溶性过渡金属盐、水溶性活化剂和水溶性掺杂剂中之至少一种。
本发明高性能生物质基碳质电极材料的制备方法中，在第三步与第四步之间，还可以采用含有水溶性过渡金属盐、水溶性活化剂和水溶性掺杂剂中之至少一种的水溶液浸泡生物质粉末、生物质纤维纸或布，然后干燥。这里浸泡采用的水溶液中最好含有N-甲基吗啉-N-氧化物。
本发明高性能生物质基碳质电极材料的制备方法中，所述的水溶性过渡金属盐可以为镍盐、钴盐、锰盐、铜盐、锌盐或钒盐中之至少一种，所述的水溶性活化剂可以为氯化锌、氢氧化钠或氢氧化钾中之至少一种，所述的水溶性掺杂剂可以为尿素、三聚氰胺、硫脲或磷酸中之至少一种。
本发明高性能生物质基碳质电极材料的制备方法具有以下显著优点：(1)采用价廉并商业化的纤维素生物质为原料制备高性能电极材料；(2)通过N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液浸泡纤维素生物质，采用N-甲基吗啉-N-氧化物可以很好地溶胀纤维素生物质，使纤维素生物质冻结形成更多的冰晶，最终碳质材料获得更多的微孔介孔和更大的比表面积，电化学性能优异；(3)本制备方法灵活多变，可以在浸泡采用的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中添加水溶性过渡金属盐、水溶性活化剂和水溶性掺杂剂，或者后续浸泡水溶性过渡金属盐、水溶性活化剂和水溶性掺杂剂的(N-甲基吗啉-N-氧化物)水溶液，进一步提高最终碳质材料的比表面积和表面亲水性，获得更优异的电化学性能；(4)本发明采用的N-甲基吗啉N-氧化物绿色环保，不会造成环境污染。
具体实施方式
本发明高性能生物质基碳质电极材料的制备方法可以是，依次包括以下步骤：
第一步，采用N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液浸泡溶胀生物质粉末；
第二步，将溶胀有N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的生物质粉末冷冻，使其中含有的水冻结形成冰晶；
第三步，将冷冻后的生物质粉末在冷冻状态下进行干燥；
第四步，将干燥后的生物质粉末进行高温烧结；
第五步，将烧结产物冷却；
第六步，制得高性能生物质基碳质电极材料。
本发明高性能生物质基碳质电极材料的制备方法也可以是，依次包括以下步骤：
第一步，采用N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液浸泡溶胀生物质纤维，将溶胀有N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的生物质纤维制成纸；或者采用生物质纤维制成纸，采用N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液浸泡溶胀生物质纤维纸；或者采用N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液浸泡溶胀生物质纤维布；
第二步，将溶胀有N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的生物质纤维纸或布冷冻，使其中含有的水冻结形成冰晶；
第三步，将冷冻后的生物质纤维纸或布在冷冻状态下进行干燥；
第四步，将干燥后的生物质纤维纸或布进行高温烧结；
第五步，将烧结产物冷却；
第六步，制得高性能生物质基碳质电极材料。
本发明所述采用的生物质粉末可以是纤维素为主的各种植物秸秆和植物果壳，比如稻壳粉、花生壳粉、甘蔗渣粉、木粉、竹粉、棉花粉、草类粉、苇类粉和麻类粉等。采用的生物质纤维可以是纤维素为主的木材、竹类、甘蔗、棉花、草类、苇类和麻类等植物纤维中之至少一种。采用的生物质纤维布可以是纤维素类的各种纤维的布(包括无纺布和织造布)，比如棉纤维、竹纤维、粘胶纤维和Lyocell纤维等中之至少一种纤维形成的布。这里所述采用的生物质粉末或生物质纤维，可以是经过碱处理等方法去除掉其中非纤维素杂质的生物质粉末或生物质纤维。
本发明采用一定浓度的N-甲基吗啉N-氧化物水溶液浸泡溶胀生物质粉末或纤维，使粉末或纤维溶胀，接着将溶胀的粉末或纤维冷冻，使其中含有的水冻结形成冰晶，在冷冻状态下干燥后得到大量冰晶留下的孔洞，然后将含有大量冰晶所留孔洞的生物质纤维烧结，同时烧结过程中N-甲基吗啉N-氧化物分解为气体跑掉，最后得到大量微孔介孔的碳质材料，因此表现出优异的电化学性能。
本发明高性能生物质基碳质电极材料的制备方法中，浸泡采用的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中N-甲基吗啉-N-氧化物的质量浓度不高于50％。过高的N-甲基吗啉-N-氧化物的质量浓度，冷冻造孔的效果反而不高，最好30％以下。
本发明高性能生物质基碳质电极材料的制备方法中，可以一次或一次以上重复第一步至第三步。
本发明高性能生物质基碳质电极材料的制备方法中，第三步将冷冻后的生物质粉末在冷冻状态下进行干燥可以是置于真空冷冻干燥机中进行冷冻干燥。
本发明高性能生物质基碳质电极材料的制备方法中，第四步高温烧结过程包含有以下烧结条件：在惰性气氛下600～1100℃之间烧结1～4小时。
本发明高性能生物质基碳质电极材料的制备方法中，在第五步与第六步之间，还可以采用酸浸泡烧结产物。采用酸浸泡烧结产物可以去掉碳质电极材料的杂质，提高电化学稳定性。
本发明高性能生物质基碳质电极材料的制备方法中，第一步浸泡采用的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中还可以含有水溶性过渡金属盐、水溶性活化剂和水溶性掺杂剂中之至少一种。浸泡采用的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中如果还含有水溶性过渡金属盐，可以在最终碳材料中更多的造孔，并赋予赝电容。这里所述的水溶性过渡金属盐可以是镍盐、钴盐、锰盐、铜盐、锌盐或钒盐之至少一种。采用的过渡金属盐可以是过渡金属有机盐，比如乙酸盐；也可以是过渡金属无机盐，比如硫酸盐、硝酸盐等。对于用作电极的碳材料来说，为了提高造孔率，可以使用活化剂，为了对碳掺杂，可以采用掺杂剂。如果浸泡采用的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中还含有水溶性活化剂，比如碱、氯化锌、氯化钙、铁酸钾，碱可以是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾等，则可以在高温烧结时活化造孔，进一步使最终碳质材料获得更多的微孔介孔和更大的比表面积，获得更佳的电化学性能。对于用作电极的碳材料来说，掺杂剂是使碳掺杂氮、硫和磷元素，提高碳材料亲水性以提高电化学性能，通过实现碳掺杂氮的水溶性掺杂剂比如尿素和三聚氰胺，实现碳掺杂硫的水溶性掺杂剂比如硫脲，实现碳掺杂磷的水溶性掺杂剂比如磷酸。本发明在浸泡采用的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中含有水溶性过渡金属盐、水溶性活化剂和/或水溶性掺杂剂，可以借助于N-甲基吗啉-N-氧化物使它们能够较好地溶胀进入生物质纤维素，提高它们在生物质纤维素的溶胀量，实现比纯水更高的碳造孔和/或碳掺杂。
本发明高性能生物质基碳质电极材料的制备方法中，在第三步与第四步之间，还可以采用含有水溶性过渡金属盐、水溶性活化剂和水溶性掺杂剂中之一种或一种以上的水溶液浸泡生物质粉末、生物质纤维纸或布，然后干燥。这里所述的水溶性过渡金属盐、水溶性活化剂和水溶性掺杂剂同前所述。这里浸泡采用的水溶液中最好含有N-甲基吗啉-N-氧化物，可以提高它们在生物质纤维素的溶胀量，实现更好的造孔和掺杂效果。
本发明高性能生物质基碳质电极材料的制备方法中，浸泡采用的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中还可以含有可与水混溶的有机溶剂，这样可以获得较好形貌的冰晶，使最终碳质材料获得更理想的微孔介孔结构和更大的比表面积，获得更佳的电化学性能。这里所述的可与水混溶的有机溶剂，比如，可以是乙醇、丙酮或二甲基甲酰胺，可以是它们中之一种或一种以上。
电化学性能测试(包括恒流充放电测试和循环充放电测试)时采用标准三电极测试体系，采用待测碳质电极材料粉末与乙炔黑、聚四氟乙烯乳液(三者固体质量比为8∶1∶1)混合成为膏状，然后涂覆到泡沫镍上，作为工作电极，以Hg/HgO电极作为参比电极，铂片作为对电极，6mol L-1的KOH溶液作为电解液。采用AUTO电化学工作站(瑞士万通PGSTAT302N)进行电化学测试。根据恒流充放电测试的放电曲线，按Cm＝IΔt/(mΔV)公式计算质量比电容Cm(F g-1)，式中I为测试电流(A)，Δt为放电时间(s)，m为工作电极上待测碳质电极材料粉末质量(g)，ΔV为放电电位差(V)。
实施例1
将0.5g造纸用竹浆纤维分散在80mL质量浓度10％的N-甲基吗啉N-氧化物水溶液中，得到竹浆纤维的N-甲基吗啉N-氧化物悬浮溶液，在70℃下浸渍竹浆纤维6小时，然后将悬浮溶液中的多余N-甲基吗啉N-氧化物水溶液过滤除去，得到含N-甲基吗啉N-氧化物水溶液的竹浆纤维。随后，将含N-甲基吗啉N-氧化物水溶液的竹浆纤维置于-16℃充分冷冻，把冷冻后竹浆纤维放于真空冷冻干燥机中真空冷冻干燥48小时，得到了冻干竹纤维。将冻干竹纤维放入瓷方舟中，将瓷方舟放入水平管式炉内在氮气氛下进行烧结碳化。碳化过程以2℃ min-1的升温速率从室温升到400℃保温2小时，然后以5℃ min-1升至900℃保温烧结2小时，最后以5℃ min-1降至室温，即获得本发明高性能生物质基碳质电极材料。本发明高性能生物质基碳质电极材料在1A g-1电流密度下质量比电容达到216F g-1，在1A g-1下经过8000次循环充放电测试后质量比电容仍达203F g-1，循环寿命优异。
对比例1
将0.4g造纸用竹浆纤维于70℃下烘干，然后将烘干的竹浆纤维块放入瓷方舟中，再将瓷方舟放入水平管式炉内在氮气氛下进行烧结碳化。碳化过程以2℃ min-1的升温速率从室温升到400℃保温2小时，然后以5℃ min-1的升温速率升至900℃保温烧结2小时，最后以5℃ min-1降至室温，即获得对比例生物质基碳质电极材料。对比例生物质基碳质电极材料在1A g-1的电流密度下质量比电容仅103F g-1。
对比例2
将0.4g造纸用竹浆纤维分散在80毫升去离子水中，得到竹浆纤维的水悬浮液，在70℃下浸渍6小时后将悬浮液中的多余水过滤除去，得到含水的竹浆纤维。将含水的竹浆纤维置于-16℃充分冷冻，把冷冻后的竹浆纤维放于真空冷冻干燥机中真空冷冻干燥48小时，得到了冻干竹纤维。将冻干竹纤维放入瓷方舟中，再将瓷方舟放入水平管式炉内在氮气氛下进行烧结碳化。碳化过程以2℃ min-1的升温速率从室温升到400℃保温2小时，然后以5℃min-1的升温速率升至900℃保温烧结2小时，最后以5℃ min-1降至室温，即获得对比例生物质基碳质电极材料。对比例生物质基碳质电极材料，在1A g-1的电流密度下质量比电容仅150F g-1。
实施例2
采用80mL含12g氯化锌和3g乙醇的N-甲基吗啉N-氧化物水溶液(质量浓度15％的N-甲基吗啉N-氧化物水溶液中加入氯化锌和乙醇配制而成)在70℃下浸渍0.5g竹浆纤维纸6小时，然后将竹浆纤维纸取出，用液氮进行充分冷冻，把冷冻后的竹浆纤维纸放于真空冷冻干燥机中真空冷冻干燥48小时，得到了冻干竹浆纤维纸。将冻干竹浆纤维纸放入瓷方舟中，将瓷方舟放入水平管式炉内在氮气氛下进行烧结碳化。碳化过程以2℃ min-1的升温速率从室温升至900℃保温烧结2小时，最后以5℃ min-1降至室温，即获得本发明高性能生物质基碳质电极材料。本发明高性能生物质基碳质电极材料在1A g-1电流密度下质量比电容达到265F g-1，在1A g-1下经过8000次循环充放电测试后质量比电容仍达223F g-1，循环寿命优异。
实施例3
采用80mL含8g乙酸镍的N-甲基吗啉N-氧化物水溶液(采用质量浓度13％的N-甲基吗啉N-氧化物水溶液溶解乙酸镍配制而成)在70℃下浸渍0.5g市售竹纤维布6小时，然后将含乙酸镍和N-甲基吗啉N-氧化物水溶液的竹纤维布取出，用液氮进行充分冷冻，把冷冻后的竹纤维布放于真空冷冻干燥机中真空冷冻干燥48小时，得到了冻干竹纤维布。将冻干竹纤维布放入瓷方舟中，将瓷方舟放入水平管式炉内在氮气氛下进行烧结碳化。碳化过程以2℃ min-1的升温速率从室温升至800℃保温烧结2小时，最后以5℃ min-1降至室温，即获得本发明高性能生物质基碳质电极材料。本发明高性能生物质基碳质电极材料在1A g-1电流密度下质量比电容达到248F g-1，在1A g-1下经过8000次循环充放电测试后质量比电容仍达211F g-1，循环寿命优异。
实施例4
将0.5g甘蔗渣粉分散在80mL质量浓度20％的N-甲基吗啉N-氧化物水溶液，得到甘蔗渣粉的N-甲基吗啉N-氧化物悬浮溶液，在70℃下浸渍6小时，然后将悬浮溶液中的多余N-甲基吗啉N-氧化物水溶液过滤除去，得到含N-甲基吗啉N-氧化物水溶液的甘蔗渣粉，将甘蔗渣粉用液氮进行充分冷冻，把冷冻后的甘蔗渣粉放于真空冷冻干燥机中真空冷冻干燥48小时，得到了冻干甘蔗渣粉。然后，采用80mL含4g尿素和8g乙酸镍的N-甲基吗啉N-氧化物水溶液(采用质量浓度8％的N-甲基吗啉N-氧化物水溶液溶解尿素和乙酸镍配制而成)在70℃下浸渍冻干甘蔗渣粉6小时，得到浸渍有尿素和乙酸镍的冻干甘蔗渣粉，然后烘干。将烘干的甘蔗渣粉放入瓷方舟中，将瓷方舟放入水平管式炉内在氮气氛下进行烧结碳化。碳化过程以2℃ min-1的升温速率从室温升至900℃保温烧结2小时，最后以5℃ min-1降至室温。然后，采用1M盐酸室温浸泡碳化产物6小时，并过滤后采用去离子水反复洗涤至中性，即获得本发明高性能生物质基碳质电极材料。本发明高性能生物质基碳质电极材料在1A g-1电流密度下质量比电容达到283F g-1，在1A g-1下经过8000次循环充放电测试后质量比电容仍达223F g-1，循环寿命优异。
采用在惰性气氛下600～900℃的其他温度下进行烧结，烧结时间在1-4小时变化，按照实施例方法制备相应的本发明高性能生物质基碳质电极材料，与相应的对比例相比，本发明呈现与前述实施例相似的显著发明效果。采用纤维素为主的其他生物质粉末、生物质纤维纸或生物质纤维布，按照实施例方法制备相应的本发明高性能生物质基碳质电极材料，与相应的对比例相比，本发明呈现与前述实施例相似的显著发明效果。采用其他的水溶性过渡金属盐、水溶性活化剂和水溶性掺杂剂，按照实施例方法制备相应的本发明高性能生物质基碳质电极材料，与相应的对比例相比，本发明呈现与前述实施例相似的显著发明效果。采用重复第一步至第三步的实施方法，与相应的对比例相比，本发明呈现更优异的显著发明效果。采用其他浓度的N-甲基吗啉N-氧化物水溶液作为溶胀剂，按照实施例方法制备相应的本发明高性能生物质基碳质电极材料，与相应的对比例相比，本发明呈现与前述实施例相似的显著发明效果。
本发明中，可以在生物质粉末中或在制成生物质纤维纸时在纸浆中加入适量的碳纳米管和/或石墨烯(比如生物质粉末或纤维固体量的1％～20％)，或者在制成生物质纤维纸的过程中在纸中间形成一层高含量的碳纳米管和/或石墨烯层，使最终的本发明高性能生物质基碳质电极材料具有更好的导电性能，以便在制成固态电池或超级电容器时可以不另外采用集流体。这些仍然属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，其特征在于：依次包括以下步骤：
第一步，采用N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液浸泡溶胀生物质粉末；
第二步，将溶胀有N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的生物质粉末冷冻，使其中含有的水冻结形成冰晶；
第三步，将冷冻后的生物质粉末在冷冻状态下进行干燥；
第四步，将干燥后的生物质粉末进行高温烧结；
第五步，将烧结产物冷却；
第六步，制得高性能生物质基碳质电极材料。
2.一种高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，其特征在于：依次包括以下步骤：
第一步，采用N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液浸泡溶胀生物质纤维，将溶胀有N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的生物质纤维制成纸；或者采用生物质纤维制成纸，采用N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液浸泡溶胀生物质纤维纸；或者采用N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液浸泡溶胀生物质纤维布；
第二步，将溶胀有N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的生物质纤维纸或布冷冻，使其中含有的水冻结形成冰晶；
第三步，将冷冻后的生物质纤维纸或布在冷冻状态下进行干燥；
第四步，将干燥后的生物质纤维纸或布进行高温烧结；
第五步，将烧结产物冷却；
第六步，制得高性能生物质基碳质电极材料。
3.根据权利要求1或2所述的高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，其特征在于：第一步浸泡采用的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中N-甲基吗啉-N-氧化物的质量浓度不高于30％。
4.根据权利要求1或2所述的高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，其特征在于：重复第一步至第三步。
5.根据权利要求1或2所述的高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，其特征在于：第四步高温烧结过程包含有以下烧结条件：在惰性气氛下600～1100℃之间烧结1～4小时。
6.根据权利要求1或2所述的高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，其特征在于：在第五步与第六步之间，采用酸浸泡烧结产物。
7.根据权利要求1～6任一项所述的高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，其特征在于：第一步浸泡采用的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中还含有水溶性过渡金属盐、水溶性活化剂和水溶性掺杂剂中之至少一种。
8.根据权利要求1～7任一项所述的高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，其特征在于：在第三步与第四步之间，还采用含有水溶性过渡金属盐、水溶性活化剂和水溶性掺杂剂中之至少一种的水溶液浸泡生物质粉末、生物质纤维纸或布，然后干燥。
9.根据权利要求8所述的高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，其特征在于：浸泡采用的水溶液含有N-甲基吗啉-N-氧化物。
10.根据权利要求7或8所述的高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，其特征在于：水溶性过渡金属盐为镍盐、钴盐、锰盐、铜盐、锌盐或钒盐中之至少一种；水溶性活化剂为氯化锌、氢氧化钠或氢氧化钾中之至少一种；水溶性掺杂剂为尿素、三聚氰胺、硫脲或磷酸中之至少一种。
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