[發明專利]一種納米針狀硫化鈷鎳/碳紙柔性電極及其制備方法

有效

• 申請號: 202010076212.3
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111261430B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 吳海偉;畢經煊;李志健;龐小飛;王莉;李燚燚;王雷;孟卿君
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/24;H01G11/30;H01G11/34;H01G11/44;H01G11/46
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發明一種納米針狀硫化鈷鎳/碳紙柔性電極及其制備方法，所述包括步驟1，將面巾紙在惰性氣體或N₂的保護下碳化0.5～3h，得到碳紙；步驟2，按1：(1～3)：(2～4)：(0.2～1)的摩爾比，將硝酸鎳、硝酸鈷、尿素和十六烷基三甲基溴化銨溶解在去離子水中，混合均勻得到混合體系，將碳紙置于混合體系中，在110～130℃下進行第一步水熱反應，得到生長有鎳鈷前驅體的碳紙；步驟3，將生長有鎳鈷前驅體的碳紙清洗后置于硫化鈉溶液中，在140～180℃下進行第二步水熱反應，取出產物后依次清洗、干燥，得到納米針狀硫化鈷鎳/碳紙柔性電極。本發明降低了電極材料整體重量，從而提高了超級電容器的循環穩定性和能量密度。

技術領域

本發明涉及超級電容器基底材料制備技術領域，具體為一種納米針狀硫化鈷鎳/碳紙柔性電極及其制備方法。

背景技術

超級電容器作為一種能量儲存裝置，因其功率密度大、循環壽命長、可實現快速充放電、充放電效率高、比容量高、工作溫度范圍寬以及環保等獨特屬性在電子產品以及混合動力車領域具有廣泛的應用前景。柔性固態超級電容器作為新型電子器件，在柔性、輕量化、智能可穿戴儲能器件領域受到越來越多研究者的關注，具有非常廣的市場潛力。

為實現超級電容器的柔性化，普遍在金屬集流體、織物、紙以及聚合物等材料表面構建電活性材料，但由于這些基底的重量、導電性等問題，影響超級電容器能量密度與功率密度的提高；使用高導電的碳纖維布、石墨烯紙、碳納米管等作為基底材料，可極大的改善儲能器件的性能，但其高成本以及制備工藝的復雜性卻不容忽視。

因此，構建一種兼顧成本、導電性和面密度的基底材料，并在其表面復合匹配的電活性材料對于柔性儲能器件的發展是非常必要的。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種納米針狀硫化鈷鎳/碳紙柔性電極及其制備方法，降低了電極材料整體重量，從而提高了超級電容器的循環穩定性和能量密度。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種納米針狀硫化鈷鎳/碳紙柔性電極的制備方法，包括以下步驟，

步驟1，將面巾紙在惰性氣體或N₂的保護下碳化0.5～3h，得到碳紙；

步驟2，按1：(1～3)：(2～4)：(0.2～1)的摩爾比，將硝酸鎳、硝酸鈷、尿素和十六烷基三甲基溴化銨溶解在去離子水中，混合均勻得到混合體系，將碳紙置于混合體系中，在110～130℃下進行第一步水熱反應，得到生長有鎳鈷前驅體的碳紙；

步驟3，將生長有鎳鈷前驅體的碳紙清洗后置于硫化鈉溶液中，在140～180℃下進行第二步水熱反應，取出產物后依次清洗、干燥，得到納米針狀硫化鈷鎳/碳紙柔性電極。

優選的，將步驟1中所述的面巾紙用丙酮和醇類有機溶劑超聲清洗后進行碳化，所述的有機溶劑為無水乙醇或甲醇。

優選的，步驟1中所述的碳化在700～1000℃下進行。

進一步，碳化從室溫加熱到所述的溫度，升溫速率為1～10℃/min。

優選的，步驟2中所述的第一步水熱反應在所述溫度下反應2～4h。

優選的，步驟3中硫化鈉溶液中硫化鈉和步驟2中硝酸鎳的摩爾比為(2～6)：1。

優選的，步驟3中所述的第二步水熱反應在所述溫度下反應4～8h。

優選的，步驟3中生長有鎳鈷前驅體的碳紙和所述的產物用去離子水和有機溶劑進行超聲清洗，所述的有機溶劑為無水乙醇、甲醇或丙酮。

一種由上述任意一項所述的納米針狀硫化鈷鎳/碳紙柔性電極的制備方法得到的納米針狀硫化鈷鎳/碳紙柔性電極。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：