[发明专利]一种纳米针状硫化钴镍/碳纸柔性电极及其制备方法

说明书

本发明一种纳米针状硫化钴镍/碳纸柔性电极及其制备方法，所述包括步骤1，将面巾纸在惰性气体或N₂的保护下碳化0.5～3h，得到碳纸；步骤2，按1：(1～3)：(2～4)：(0.2～1)的摩尔比，将硝酸镍、硝酸钴、尿素和十六烷基三甲基溴化铵溶解在去离子水中，混合均匀得到混合体系，将碳纸置于混合体系中，在110～130℃下进行第一步水热反应，得到生长有镍钴前驱体的碳纸；步骤3，将生长有镍钴前驱体的碳纸清洗后置于硫化钠溶液中，在140～180℃下进行第二步水热反应，取出产物后依次清洗、干燥，得到纳米针状硫化钴镍/碳纸柔性电极。本发明降低了电极材料整体重量，从而提高了超级电容器的循环稳定性和能量密度。

技术领域

本发明涉及超级电容器基底材料制备技术领域，具体为一种纳米针状硫化钴镍/碳纸柔性电极及其制备方法。

背景技术

超级电容器作为一种能量储存装置，因其功率密度大、循环寿命长、可实现快速充放电、充放电效率高、比容量高、工作温度范围宽以及环保等独特属性在电子产品以及混合动力车领域具有广泛的应用前景。柔性固态超级电容器作为新型电子器件，在柔性、轻量化、智能可穿戴储能器件领域受到越来越多研究者的关注，具有非常广的市场潜力。

为实现超级电容器的柔性化，普遍在金属集流体、织物、纸以及聚合物等材料表面构建电活性材料，但由于这些基底的重量、导电性等问题，影响超级电容器能量密度与功率密度的提高；使用高导电的碳纤维布、石墨烯纸、碳纳米管等作为基底材料，可极大的改善储能器件的性能，但其高成本以及制备工艺的复杂性却不容忽视。

因此，构建一种兼顾成本、导电性和面密度的基底材料，并在其表面复合匹配的电活性材料对于柔性储能器件的发展是非常必要的。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种纳米针状硫化钴镍/碳纸柔性电极及其制备方法，降低了电极材料整体重量，从而提高了超级电容器的循环稳定性和能量密度。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种纳米针状硫化钴镍/碳纸柔性电极的制备方法，包括以下步骤，

步骤1，将面巾纸在惰性气体或N₂的保护下碳化0.5～3h，得到碳纸；

步骤2，按1：(1～3)：(2～4)：(0.2～1)的摩尔比，将硝酸镍、硝酸钴、尿素和十六烷基三甲基溴化铵溶解在去离子水中，混合均匀得到混合体系，将碳纸置于混合体系中，在110～130℃下进行第一步水热反应，得到生长有镍钴前驱体的碳纸；

步骤3，将生长有镍钴前驱体的碳纸清洗后置于硫化钠溶液中，在140～180℃下进行第二步水热反应，取出产物后依次清洗、干燥，得到纳米针状硫化钴镍/碳纸柔性电极。

优选的，将步骤1中所述的面巾纸用丙酮和醇类有机溶剂超声清洗后进行碳化，所述的有机溶剂为无水乙醇或甲醇。

优选的，步骤1中所述的碳化在700～1000℃下进行。

进一步，碳化从室温加热到所述的温度，升温速率为1～10℃/min。

优选的，步骤2中所述的第一步水热反应在所述温度下反应2～4h。

优选的，步骤3中硫化钠溶液中硫化钠和步骤2中硝酸镍的摩尔比为(2～6)：1。

优选的，步骤3中所述的第二步水热反应在所述温度下反应4～8h。

优选的，步骤3中生长有镍钴前驱体的碳纸和所述的产物用去离子水和有机溶剂进行超声清洗，所述的有机溶剂为无水乙醇、甲醇或丙酮。

一种由上述任意一项所述的纳米针状硫化钴镍/碳纸柔性电极的制备方法得到的纳米针状硫化钴镍/碳纸柔性电极。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：