[发明专利]一种FeSx/C/CNT复合超级电容器电极

说明书

本发明公开了一种FeS_x/C/CNT超级电容器电极，属于超级电容器电极技术领域。本发明包括金属集流体、涂覆在集流体上的活性物质和用于涂覆活性物质的粘合剂，其中金属集流体为泡沫镍，活性物质包括多孔类球形FeS_x/C/CNT复合材料和导电剂，粘合剂为聚四氟乙烯。本发明的FeS_x/C/CNT复合超级电容器电极具有较高的比电容和较高的倍率性能，可解决超级电容器过渡金属硫化物电极材料合成方法有限和性能不足的技术问题。

技术领域

本发明涉及一种FeS_x/C/CNT超级电容器电极，属于超级电容器电极技术领域。

背景技术

超级电容器通常包含双电极、电解质、集流体、隔离物四个部件。其中，电极材料是关键，它决定着电容器的主要性能参数。作为超级电容器的电极材料，不仅要求有高的比容量，而且应具备较低的内电阻，以满足大电流快速充放电的要求。同时，电极材料必须容易在电极/电解质界面上形成双电层电容或法拉第赝电容，并具有适当的化学、力学稳定性和良好的电子、离子导电性。

目前常用的电极材料有碳基材料电极、导电聚合物电极和金属氧化物电极，但是目前超级电容器的能量密度仍相对较低，超级电容器电极活性低。

发明内容

针对现有技术中超级电容器电极存在的问题，本发明提供一种FeS_x/C/CNT超级电容器电极，本发明的FeS_x/C/CNT超级电容器电极材料具有高的比表面积、稳定的碳导电框架，能提供高的比电容和优异的倍率性能及循环稳定性。

一种FeS_x/C/CNT超级电容器电极，包括金属集流体、涂覆在集流体上的活性物质和用于涂覆活性物质的粘合剂，其中金属集流体为泡沫镍，活性物质包括多孔类球形FeS_x/C/CNT复合材料和导电剂，粘合剂为聚四氟乙烯（PTFE）。

所述多孔类球形FeS_x/C/CNT复合材料的制备方法，具体步骤如下：

（1）将铁源溶解到去离子水中，然后加入碳源和碳纳米管并混合均匀，再加入硫源，溶解后喷雾干燥得到FeS_x/C/CNT复合材料前驱体；

（2）将步骤（1）FeS_x/C/CNT复合材料前驱体置于温度为400~600℃、惰性气体氛围条件下煅烧4~8h，随炉冷却，采用去离子水洗涤，然后真空干燥即得多孔类球形FeS_x/C/CNT复合材料。

进一步地，所述步骤（1）中铁源为硫酸亚铁、硫酸铁、绿化亚铁、硝酸亚铁或硝酸铁，碳源为葡萄糖、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（羧甲基纤维素钠）、聚吡咯、酚醛树脂或沥青，硫源为硫代硫酸钠。

进一步地，所述步骤（1）硫源和铁源的摩尔比为(1~2):1，碳源的质量g:铁源的摩尔量mol的比为(0.4~2.0):0.01，碳纳米管的质量g:铁源的摩尔量mol的比为(0.25~1.0):0.01;。

进一步地，所述步骤（1）喷雾干燥的入口温度为160~220 ℃，出口温度为100~150℃。

所述多孔类球形FeS_x/C/CNT复合材料、导电剂和粘合剂的质量比为(8~10):1:1；活性物质的负载量为 2.0~5.0 mg·cm^-2。优选的，本发明的FeS_x/C/CNT超级电容器电极作为超级电容器电极时，电解液为KOH溶液，其中KOH溶液的浓度为3 mol/L。

本发明的有益效果：