[发明专利]一种硫化钨超级电容器电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硫化钨超级电容器电极及其制备方法，通过采用超转速切割的方式制备WS₂，打破WS₂层间结构，并将新方法制备的WS₂、炭黑、聚偏氟乙烯加入至N‑甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中进行调浆，然后调浆完成的浆料放入超声波机器中超声，把浆料搅拌均匀，调浆结束后将浆料均匀的涂抹在碳纸上，把碳纸放入烘干机中烘干，烘干完成后即可做成电极。本发明提供的一种硫化钨超级电容器电极及其制备方法，由于采用超转速切割的方法制备的WS₂打破层与层之间的结构，从而增大内部结构的比表面积，提高WS₂储能和充放电效率，进而显著提高了硫化钨超级电容器电极的性能。

技术领域

本发明属于微电子器件材料技术领域，特别是超级电容器电极材料的技术领域。

背景技术

为了解决化石能源日趋短缺带来的能源危机和化石能源过度使用造成的环境污染，寻找相对清洁的新能源也成了迫在眉睫的问题，也成为人类日后发展的重大课题。近些年，新型能源装置研究引起广泛关注’其中，在清洁能源方面，太阳能电池展现出了良好的势头，以及超级电容器作为清洁能源的器件也引起广泛的研究及关注。超级电容器具有功率密度非常高、循环寿命长，并具有充放电速度快、效率高、对环境无污染、使用温度范围宽、安全性高等特点，这些优点都是其他储能器件所不具备的。因此超级电容器是一种合适的新型能源装置，推广使用超级电容器，能够适度减少石油消耗，减轻对石油进口的依赖；有效地解决城市汽车尾气污染；摆脱传统电子行业和能源产业对铅酸电池等其它电池的依赖。

超级电容器无论是作为清洁能源，还是作为一种储能的电子器件的性能表现，都是优于静电电容器与普通电池的。这也是超级电容器受到越来越多的关注的主要原因。电容器从结构上分类可分为对称电容器和非对称电容器，对称电容器就是电容器正负极两个电极都采用相同的反应机理进行储能，而非对称电容器即是正负两极采用不同的反应机理进行储能。换句话说，混合电容的正负两极一极采用的是双电层电容的反应机理，另一极采用的是法拉第电容的反应机理，在结构上也称为非对称电容器。这样的组合在性能上是优于双电层电容的。还有一种混合电容是一个电极采用双电层反应机理进行储能，另一个电极采用采用锂/钠离子电池的储能机理,这也称为非对称电容器，混合电容器。

二硫族二维半导体材料具有高的比表面积，这个特点为锂离子的嵌入提供了可能。最近研究证实，二维二硫族化合物属于二维层状半导体材料，纳米结构WS₂在锂电池领域具有巨大的应用前景。WS₂半导体材料可以用于超级电容器领域。WS₂二维半导体纳米片拥有大的比表面积和层间距离，还有可逆氧化还原反应，因而他们可以被应用于双电层电容和赝电容的结合。因此，近年来，WS₂等二维过渡金属卤代烷烃因其优异的离子插层性能而被广泛应用于锂离子电池负极材料的研究中。

然而，相纯WS₂的合成困难，WS₂纳米片间的重合，WS₂的电子电导率低，脆性大，严重限制了其锂离子电池的应用。采用一锅法合成了WS₂/还原氧化石墨(RGO)复合材料，大大提高了电池性能。但仍不能够达到商用电池的技术标准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硫化钨超级电容器电极及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的现有WS₂材料纯度低导致的电导率低、脆性大，制成的超级电容器电极稳定性差等技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种硫化钨超级电容器电极的制备方法，包括以下步骤：

S1：将粉末状WS₂材料与去离子水加入器皿中进行融合，然后充分搅拌；

S2：搅拌均匀后把器皿放入超声波机器中固定进行切片处理；