[发明专利]一种制备多层纳米复合材料及超级电容器电极片的方法

说明书

技术领域

本发明属于超级电容器技术领域，尤其涉及一种制备多层纳米复合材料及超级电容器电极片的方法。

背景技术

超级电容器是一种介于二次电池和传统物理电容器之间的新型能源器件，兼具电池和传统电容器特点。超级电容器存储的能量密度是传统电容器的10倍以上；与电池相比，具有更高的功率密度、充放电效率高、循环使用寿命长等优点。因此作为储能器件广泛应用于国防装备，绿色能源、轨道交通、电动汽车等领域。目前超级电容器用电极材料主要有碳材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。

金属氧化物材料中，尤其是氧化钌在电极/溶液界面所产生的法拉第准电容远大于活性炭材料表面的双电层电容，目前被公认为最理想的超级电容器电极材料。但是氧化钌单独作为电极材料价格昂贵、分散性差，导电性不理想，氧化钌与电解液接触面积有限，限制了氧化钌的优越性能以及在工业生产中的应用。

MoS₂作为一种重要的二维层状材料，以其独特的“三明治夹心”层状结构在超级电容器领域有着极大的应用潜力。目前应用于超级电容器中的纳米复合材料大部分以石墨烯或者碳纳米管为主，但是无论是在电学特性还是光学特性上，MoS₂都较于前两者有着不可替代的优势：纳米层状结构的MoS₂材料，具有高的比表面积和电导率，有利于在层与层之间形成相互连通的导电网络，为导电粒子的传输提供了更短的输运路径和较好的电极/电解液接触面积，从而提高了电极材料比电容，因此是一种很有发展前景的超级电容器电极材料。

在氧化钌中掺杂一定比例的MoS₂制备成超级电容器用MoS₂/RuO₂纳米复合材料，有助于提高超级电容器材料氧化钌的利用率和电极性能、降低电极成本、提高复合电极的比容量和功率密度。

但现有的技术中还未见利用MoS₂/RuO₂纳米复合材料制备超级电容器。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种超级电容器的电极材料及电极片的制备方法，该方法利用MoS₂/RuO₂纳米复合材料制备超级电容器电极片，工艺成本低，有效提高了电极片的比容量和功率密度。

本发明采用如下技术方案：

一种制备多层纳米复合材料及超级电容器电极片的方法，其按照以下方法制备:

步骤1：制备MoS₂纳米材料

将高纯度钼粉加入烧杯中，在冰水浴下逐滴滴入15-20mlH₂O₂,将溶液磁力搅拌4h以上，再将所得氧化钼前驱体溶液在磁力搅拌下逐渐滴入15-20ml硫脲溶液，并继续搅拌1h以上，200℃水热反应8h至12h后，抽滤、水洗、醇洗，80℃干燥24h得到MoS₂层状纳米材料；

步骤2：制备MoS₂/RuO₂纳米复合材料

称量水合三氯化钌，研磨均匀粉末后，溶解在40ml至50ml去离子水中，得到10mg/ml至20mg/ml的三氯化钌溶液，将步骤1制得的MoS₂纳米材料按一定比例加入到三氯化钌溶液中，搅拌

0.5h至1h，180℃至200℃水热反应10h至12h后，抽滤、水洗、醇洗、180℃至200℃干燥24h后，制得MoS₂/RuO₂纳米复合材料；

步骤3：清洁并处理钽片

钽片经压片0.5h，经过去离子水清洗，丙酮去油，碱液清洗，混合强酸去氧化膜的处理，120℃至150℃干燥2h后得清洁表面的钽片；

步骤4：烧制超级电容器电极片

将粘结剂与N-甲基吡咯烷酮超声振荡加热0.5h至1h后得到胶体溶液，将MoS₂/RuO₂复合电极材料和导电剂乙炔黑混合研磨均匀，获得混合物，超声处理0.5h至1h后，加入胶体溶液中，搅拌2h至3h后制得混合电极材料，并将其热压在钽片上；将涂覆后的钽片经50℃干燥4h，再90℃至120℃干燥1h后，真空180℃至220℃烧结0.5h制得超级电容器用的电极片。

具体的，所述的粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚烯烃类、聚胺酯的一种或者多种。