[發明專利]超級電容器用電極活性材料及制備方法、超級電容器用電極材料、超級電容器和電動裝置

有效

• 申請號: 202010017568.X
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111146018B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 王壹;聶勝強;陳舒憶;羅軍;嚴偉;成剛
• 申請（專利權）人: 貴陽學院
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/86
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 劉建榮

本發明提供了一種超級電容器用電極活性材料及制備方法、超級電容器用電極材料、超級電容器和電動裝置，涉及超級電容器技術領域。該超級電容器用電極活性材料，為雙金屬硫化物，其具有豐富的反應位點，并具有較高的電導性；本發明還提供了超級電容器用電極活性材料的制備方法，首先采用溶劑蒸發法將吡啶羧酸類配體、鎳源、釩源和第一溶劑制成Ni?V?MOF前驅體，再將Ni?V?MOF前驅體與硫源、第二溶劑經過溶劑熱反應制得超級電容器用電極活性材料；該制備方法操作簡單，工藝穩定，制得的超級電容器用電極材料顆粒分布均勻，形貌規整，并具有良好的導電性能。本發明還提供一種超級電容器用電極材料，包含上述超級電容器用電極活性材料。

技術領域

本發明涉及超級電容器技術領域，尤其是涉及一種超級電容器用電極活性材料及制備方法、超級電容器用電極材料、超級電容器和電動裝置。

背景技術

隨著環境污染持續加劇，不可再生能源如石油等短缺，基于這一現狀，人們進行了大量研究尋找可替代、可再生的能源供給來減緩對石油儲備的消耗。超級電容器是一種新型儲能材料，因其循環壽命長、高功率密度高、工作溫度范圍寬好等一系列特點脫穎而出。超級電容器的性能極大程度地取決于電極材料的構成和電極結構的設計。通過改變電極材料的成分和調控超級電容器活性材料的形貌、尺寸可以有效地提高超級電容器的性能。

金屬有機框架(Metal organic Frameworks,MOFs)是金屬離子與有機配體通過配位鍵組裝過程形成的具有周期性網絡結構的多孔材料。MOFs具有高的比表面積和豐富的孔結構，形貌易于調控、原料易得價廉的特性使其在分離、傳感、催化和氣體儲存等領域提供了廣泛的應用。MOFs有序的孔道結構有利于電解液離子的滲透，另一方面，金屬有機框架具有金屬離子或離子簇中心，提供豐富有效的活性位點，所以，金屬有機框架是超級電容器理想的模板劑或前驅體。金屬有機框架可以衍生金屬氧化物、磷化物、硫化物或碳材料等電極材料。在眾多的儲能材料中，過渡金屬硫化物已經成為研究的重點。目前，對于單金屬硫化物的研究較多，而對于多金屬的硫化物研究較少。且單金屬硫化物的導電性一般，整體性能還有待進一步提升。

有鑒于此，特提出本發明以解決上述技術問題中的至少一個。

發明內容

本發明的第一個目的在于提供一種新的超級電容器用電極活性材料，該電極活性材料為雙金屬硫化物，其具有豐富的反應位點，并具有較高的電導性，改善了現有技術中單金屬硫化物導電性欠佳的技術問題。

本發明的第二個目的在于提供上述超級電容器用電極活性材料的制備方法。

本發明的第三個目的在于提供一種超級電容器用電極材料。

本發明的第四個目的在于提供一種超級電容器。

本發明的第五個目的在于提供一種電動裝置。

本發明提供的超級電容器用電極活性材料，所述電極活性材料的化學分子式為Ni_xV_yS_z，其中0.5≤x≤0.75，0.25≤y≤0.5，x+y＝1，1.2≤z≤1.3；

所述電極活性材料具有棒狀結構。

進一步的，在本發明上述技術方案的基礎之上，所述超級電容器用電極活性材料主要由以下原料制成：

吡啶羧酸類配體、鎳源、釩源、第一溶劑、硫源和第二溶劑；

其中，所述吡啶羧酸類配體、鎳源、釩源、第一溶劑、硫源和第二溶劑的質量比為(3-7)：(4-8)：(1-3)：(40-80)：(1-6)：(30-80)。

進一步的，在本發明上述技術方案的基礎之上，所述吡啶羧酸類配體包括2,3-吡啶二羧酸、2,4-吡啶二羧酸、2,5-吡啶二羧酸或2,6-吡啶二羧酸中的任意一種或至少兩種的組合；

優選地，所述鎳源包括硝酸鎳和/或氯化鎳；