[发明专利]一种三元镍钴锰硫化物赝电容超级电容器材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种三元镍钴锰硫化物赝电容超级电容器材料的制备方法，包括以下步骤：将硫源加入镍钴锰前驱体分散液中，搅拌20‑40min，得到混合均匀的悬浊液；将悬浊液加入反应釜中，在80℃～200℃下反应6～24h，随炉冷却；将获得的材料洗涤、干燥，得到黑色粉末，即为三元镍钴锰硫化物赝电容超级电容器材料。本发明采用镍钴锰前驱体结合简单容易实现的水热反应，通过硫源中的硫离子与氢氧化物前驱体的离子交换反应得到过渡金属硫化物作为超级电容器电极材料，减少了反应过程中的不可控因素，提高了合成材料的稳定性，为过渡金属硫化物赝电容超级电容器电极材料的发展提供了新的思路。

技术领域

本发明属于超级电容器，尤其涉及一种三元镍钴锰硫化物赝电容超级电容器材料的制备方法。

背景技术

超级电容器因其长循环寿命、高功率密度及可实现快速充放电等特性，近年来得到了广泛的关注。根据其存储机制将超级电容器分为双电层超级电容器(EDLCs)和赝电容器。EDLCs是以高比表面积(1000m²g^-1)的纳米多孔材料作为活性电极材料，通过电极表面电荷的吸脱附存储能量，但双电层型超级电容器较低的能量密度限制了它的广泛应用。赝电容器是以导电聚合物、金属氧化物或金属硫化物作为电极，有时候也会用到功能性的多孔碳，将静电存储和赝电容储能机制结合起来；相比于EDLCs，这些材料的充电储能机制依赖于发生在电极表面的氧化还原反应，而不像电池一样在体相中发生氧化还原反应，因而能够保持较高的比电容值及循环寿命。

多金属硫化物可以综合两种或两种以上的单金属元素的法拉第反应特性，协同作用而表现出更加优异的性能，相对于对应氧化物而言大大的提高材料的导电性，同时还保持了两种过渡金属单独作用时的氧化还原特性。两步水热法是获得过渡金属硫化物赝电容材料的常用方法。但是在材料合成低的过程中，由于高温高压环境不可控，且两步水热反应增加了反应过程的不可控因素，对合成材料的物理化学和电化学性能都会产生重大的影响。因此如果通过缩短反应过程可以减少水热反应中的不稳定因素，从而更好地控制反应过程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种三元镍钴锰硫化物赝电容超级电容器材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种三元镍钴锰硫化物赝电容超级电容器材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硫源加入镍钴锰前驱体分散液中，搅拌20-40min，得到混合均匀的悬浊液；

(2)将步骤(1)获得的悬浊液加入反应釜中，在80℃～200℃下反应6～24h，随炉冷却；

(3)将步骤(2)后获得的材料洗涤、干燥，得到黑色粉末，即为三元镍钴锰硫化物赝电容超级电容器材料。

上述的制备方法，优选的，所述步骤(2)中，反应的温度为160℃～200℃，反应的时间为8～10h。

上述的制备方法，优选的，所述镍钴锰前驱体为三元镍钴锰氢氧化物、氧化物或者碳酸盐化合物中的任一种；所述三元镍钴锰氢氧化物的分子式为NixCoyMnz(OH)₂，其中，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1，x+y+z＝1。

上述的制备方法，优选的，所述镍钴锰前驱体是通过共沉淀法、喷雾热解法或者水热法制备得到的。进一步优选的，所述镍钴锰前驱体是通过共沉淀法制备得到的。

上述的制备方法，优选的，所述硫源为九水合硫化钠(Na₂S·9H₂O)、硫代乙酰胺(CH₃CSNH₂)、硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)、二硫化碳(CS₂)或者硫脲(CH₄N₂S)中的一种或几种。