[發明專利]一種超級電容器用自支撐Ni9

在審

• 申請號: 202211086533.7
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115360030A
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 陳琛;羅永松;薛紅宇;胡啟臨
• 申請（專利權）人: 信陽師范學院
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/30;H01G11/40
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“一種超級電容器用自支撐Ni₉S₈/碳纖維膜的制備方法”屬于超級電容器電極材料領域，該自支撐膜是由Ni₉S₈納米顆粒和碳纖維組成。該自支撐Ni₉S₈/碳纖維復合膜采用了靜電紡絲和一步退火的合成方法，以聚丙烯腈為碳源，乙酰丙酮鎳為鎳源，硫脲為硫源，制備的Ni₉S₈納米顆粒大小不一的鑲嵌在碳纖維上。將其直接作為超級電容器的電極使用，通過三電極測試可知，在掃速為2mV/s時，其比容量為1.55F/cm²。本發明制備的自支撐Ni₉S₈/碳纖維膜具有比電容高、制備方法簡單、周期短等特點。

技術領域

一種超級電容器用自支撐Ni₉S₈/碳纖維膜的制備方法屬于超級電容器電極材料領域。

技術背景

近年來，隨著人們對生活環境的日益重視，傳統能源大量消耗所引起的環境問題也逐漸凸顯。開發新型綠色能源(如太陽能、風能等)和高性能儲能器件，是實現人與自然和諧共存的有效方法之一。超級電容器作為新型儲能器件中的一員，由于具有較高的功率密度、較短的充放電時間、較長的使用壽命、較寬的適用溫度范圍和安全等特點，被廣泛應用于智能電網系統、工業節能系統、動力電源系統和眾多的電子設備中。然而，現有的超級電容器的能量密度仍難以滿足要求，同時，超級電容器的電極材料又與其性能息息相關。

為了提升超級電容器的能量密度，贗電容電極材料，特別是鎳基過渡金屬化合物，由于具有較高的理論比容量受到廣泛的研究。加之鎳基硫化物相比于鎳基氧化物，具有更高的導電性，更有利于提升能量密度，但是現有的鎳基硫化物的電導率仍難以滿足要求。為了進一步提升鎳基硫化物的導電性，現有文獻多數是采用溶劑熱等液相法與金屬基底復合，或者是與碳材料復合等，且制備的復合材料中硫化鎳多數是NiS和Ni₃S₂等，而合成Ni₉S₈的文獻相對較少。此外，采用靜電紡絲和一步退火的方法來合成Ni₉S₈/碳纖維，特別是自支撐的Ni₉S₈/碳纖維復合膜的報道更少。

發明內容

本發明提供一種制備工藝簡單、周期短、操作簡便的方法，利用靜電紡絲和一步退火的合成方法，成功的制備出自支撐的Ni₉S₈/碳纖維復合膜，將其直接作為超級電容器的電極使用時，展現出良好的電化學性能。

本發明提供的一種超級電容器用自支撐Ni₉S₈/碳纖維膜的制備方法，它包括以下步驟：

a)將二甲基甲酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯腈先后加入到20ml密封試劑瓶中，密封后置于80℃水浴鍋中，攪拌3h后，再加入乙酰丙酮鎳和硫脲，再次密封后轉移至40℃水浴鍋中，攪拌2h后，取出帶有紡絲液的密封試劑瓶；

b)將2.5ml紡絲液轉移至紡絲針筒中，接入具有一定內經的紡絲針頭，且距離接收滾筒有一定的距離，設定溶液注入速度、接收滾筒的旋轉速度和紡絲電壓；

c)紡絲完成后，從滾筒表面取下紡絲膜，將其折疊成長寬為14*4cm的狀態，并放入到兩塊石英板中間，然后將帶著紡絲膜的兩石英板轉移到管式爐中，以一定的傾斜狀態放置；

d)在氮氣氣氛下，以一定的升溫速率，從室溫升溫至預定的溫度，保溫處理一段時間后，隨爐冷卻降至室溫，可獲得自支撐Ni₉S₈/碳纖維復合膜；

e)將上述自支撐Ni₉S₈/碳纖維復合膜直接作為電極應用于超級電容器中。