[發明專利]一種FeSx/C/CNT復合超級電容器電極

在審

• 申請號: 201811242166.9
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109243846A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 張義永;張英杰;董鵬;李雪;紀琳琳
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/30;H01G11/32;H01G11/36;H01G11/28
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本發明公開了一種FeS_x/C/CNT超級電容器電極，屬于超級電容器電極技術領域。本發明包括金屬集流體、涂覆在集流體上的活性物質和用于涂覆活性物質的粘合劑，其中金屬集流體為泡沫鎳，活性物質包括多孔類球形FeS_x/C/CNT復合材料和導電劑，粘合劑為聚四氟乙烯。本發明的FeS_x/C/CNT復合超級電容器電極具有較高的比電容和較高的倍率性能，可解決超級電容器過渡金屬硫化物電極材料合成方法有限和性能不足的技術問題。

技術領域

本發明涉及一種FeS_x/C/CNT超級電容器電極，屬于超級電容器電極技術領域。

背景技術

超級電容器通常包含雙電極、電解質、集流體、隔離物四個部件。其中，電極材料是關鍵，它決定著電容器的主要性能參數。作為超級電容器的電極材料，不僅要求有高的比容量，而且應具備較低的內電阻，以滿足大電流快速充放電的要求。同時，電極材料必須容易在電極/電解質界面上形成雙電層電容或法拉第贗電容，并具有適當的化學、力學穩定性和良好的電子、離子導電性。

目前常用的電極材料有碳基材料電極、導電聚合物電極和金屬氧化物電極，但是目前超級電容器的能量密度仍相對較低，超級電容器電極活性低。

發明內容

針對現有技術中超級電容器電極存在的問題，本發明提供一種FeS_x/C/CNT超級電容器電極，本發明的FeS_x/C/CNT超級電容器電極材料具有高的比表面積、穩定的碳導電框架，能提供高的比電容和優異的倍率性能及循環穩定性。

一種FeS_x/C/CNT超級電容器電極，包括金屬集流體、涂覆在集流體上的活性物質和用于涂覆活性物質的粘合劑，其中金屬集流體為泡沫鎳，活性物質包括多孔類球形FeS_x/C/CNT復合材料和導電劑，粘合劑為聚四氟乙烯（PTFE）。

所述多孔類球形FeS_x/C/CNT復合材料的制備方法，具體步驟如下：

（1）將鐵源溶解到去離子水中，然后加入碳源和碳納米管并混合均勻，再加入硫源，溶解后噴霧干燥得到FeS_x/C/CNT復合材料前驅體；

（2）將步驟（1）FeS_x/C/CNT復合材料前驅體置于溫度為400~600℃、惰性氣體氛圍條件下煅燒4~8h，隨爐冷卻，采用去離子水洗滌，然后真空干燥即得多孔類球形FeS_x/C/CNT復合材料。

進一步地，所述步驟（1）中鐵源為硫酸亞鐵、硫酸鐵、綠化亞鐵、硝酸亞鐵或硝酸鐵，碳源為葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉、PAN（聚丙烯腈）、PVP（聚乙烯吡咯烷酮）、PEG（聚乙二醇）、PVA（聚乙烯醇）、PVDF（聚偏氟乙烯）、CMC（羧甲基纖維素鈉）、聚吡咯、酚醛樹脂或瀝青，硫源為硫代硫酸鈉。

進一步地，所述步驟（1）硫源和鐵源的摩爾比為(1~2):1，碳源的質量g:鐵源的摩爾量mol的比為(0.4~2.0):0.01，碳納米管的質量g:鐵源的摩爾量mol的比為(0.25~1.0):0.01;。

進一步地，所述步驟（1）噴霧干燥的入口溫度為160~220 ℃，出口溫度為100~150℃。

所述多孔類球形FeS_x/C/CNT復合材料、導電劑和粘合劑的質量比為(8~10):1:1；活性物質的負載量為 2.0~5.0 mg·cm^-2。優選的，本發明的FeS_x/C/CNT超級電容器電極作為超級電容器電極時，電解液為KOH溶液，其中KOH溶液的濃度為3 mol/L。

本發明的有益效果：