本發明專利技術公開了一種二硫化鎢?活性炭復合材料和超級電容器電極材料及其制備方法，屬于新能源技術領域。所述的復合材料由二硫化鎢和活性炭復合而成，二硫化鎢和活性炭的質量比為5～10:1，所述的超級電容器電極材料由上述二硫化鎢?活性炭復合材料與炭黑、聚四氟乙烯粘合劑制備而成，二硫化鎢?活性炭復合材料、炭黑及聚四氟乙烯粘合劑的質量比為70～80:10～20:5～15。本發明專利技術的超級電容器電極材料，具有大的比電容和高的電化學穩定性，循環使用壽命長，而且制備方法簡便、快速，成本低，環境友好，具有較好的應用前景。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于新能源
，具體涉及。
技術介紹
在能源領域，超級電容器是近年來一種新興的且發展迅速的，性能介于傳統電容器和二次電池之間的新型儲能裝置，同時具備了傳統電容器高的比功率和二次電池高的比能量等優點，此外，超級電容器還具有充放電速率快、循環壽命長、工作溫度范圍寬、安全性能好和經濟環保等特點，因而在各個方面都有廣泛的應用。電極材料和電解液體系決定了超級電容器的電容性能，電極材料的主導作用尤其突出。過渡金屬二硫化物作為超級電容器的電極材料必須具有以下特點:①二硫化物中的金屬離子必須有兩個或兩個以上的氧化態共存，但又不至于引起相變；②質子能夠通過還原反應自由的出入二硫化物晶格。二硫化鎢(WS2)作為過渡金屬二硫化物的典型代表，是以S-W-S夾心層為基本結構單元的。在夾心層中，每個W原子與6個S原子以共價鍵結合，而層與層之間僅以弱的范德華作用力結合。正是這種層與層之間弱的范德華作用力，使得層間被拓展開，提供了離子及其它客體的嵌入的可能。研宄表明，WS2的片層結構有利于能量存儲，比一般的氧化物具有更好的離子導電性能，比碳基材料具有更高的理論比電容。然而，相對于石墨烯、碳納米管、活性炭等材料，胃&的導電性能較差，這使得它的比電容相對較低，影響了該材料在能源領域的進一步應用。碳材料，特別是Sp2雜化的碳材料(如活性炭、石墨稀等)，由于其特殊的層狀結構和超大的比表面積已被應用于超級電容器中，活性炭(activated carbon，AC)是超級電容器最常用的電極材料之一，具有比表面積大、導電性較好、電化學穩定性高、原料來源豐富等優點。但是，活性炭自身孔徑分布不合理，活性炭的微孔結構貢獻了主要的比表面積，而離子在微孔中的迀移阻力較大，導致其比電容低，阻礙了其在超級電容器中的廣泛應用。
技術實現思路
為了克服上述缺陷，本專利技術的目的在于提供一種二硫化鎢-活性炭復合材料。本專利技術的另一目的在于提供一種超級電容器電極材料，由上述二硫化鎢-活性炭復合材料與炭黑、聚四氟乙烯粘合劑制備而成，比容值高，循環使用壽命長。本專利技術的另一目的還在于提供一種上述超級電容器電極材料的制備方法，制備方法簡便，原料易得。為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案: 一種二硫化鎢-活性炭復合材料，所述的復合材料由二硫化鎢和活性炭復合而成，二硫化鎢和活性炭的質量比為5?10:1。一種超級電容器電極材料，由上述二硫化鎢-活性炭復合材料與炭黑、聚四氟乙稀粘合劑制備而成，所述的二硫化鶴-活性炭復合材料、炭黑及聚四氟乙稀粘合劑的質量比為70?80:10?20:5?15。 上述超級電容器電極材料的制備方法，包括以下步驟: (1)將二硫化鎢WS2固體粉末在球磨機中研磨2?4h ; (2)將步驟(I)中WS20.1-0.3 g超聲分散在20~40 mL 二次蒸餾水中得到WS2分散液； (3)取0.01-0.03 g活性炭AC加入20~40 mL 二次蒸餾水，經超聲分散得到均勻的活性炭分散液； (4)將步驟(3)中的活性炭分散液緩慢的加入到步驟(2)WS2*散液中，用二次蒸餾水稀釋至60?80 mL,持續攪拌I?2 h ; (5)將上述步驟(4)得到的混合溶液轉移至水熱反應釜中進行水熱反應，反應溫度為160-200 °C，反應時間為 24~48 h ； (6)待步驟(5)水熱反應結束后，將反應液自然冷卻至室溫，離心、洗滌、干燥，即得到二硫化鎢-活性炭WS2-AC復合材料； (7)將泡沫鎳片清洗干凈，干燥，備用； (8)將上述步驟(6)制備的二硫化鎢-活性炭復合材料與炭黑、聚四氟乙烯粘合劑按質量比為70?80:10?20:5?15混合均勻，研磨成薄膜后，涂在步驟(7)備用的泡沫鎳片表面，干燥，即得復合電極材料。根據上述的超級電容器電極材料的制備方法，步驟(I)所述胃^固體粉末粒徑為0.5?2 μ mD根據上述的超級電容器電極材料的制備方法，步驟(I)所述的球磨機轉速為400 ?800 r/min。根據上述的超級電容器電極材料的制備方法，步驟(2)和(3)所述的超聲的頻率為 40 ?60 KHz ο根據上述的超級電容器電極材料的制備方法，步驟(3)所述的活性炭比表面積為500 ?1000 m2/g，表觀密度為 0.08 ?0.45 g/mL。根據上述的超級電容器電極材料的制備方法，步驟(6)所述的洗滌方法為:二次蒸餾水和乙醇分別洗滌2?4次。根據上述的超級電容器電極材料的制備方法，步驟(6)所述的干燥為真空干燥，溫度為60~80 °C，干燥時間為20~24 h。根據上述的超級電容器電極材料的制備方法，步驟(7)所述的泡沫鎳片的規格為:(4—8 cm) X (0.5—2 cm) X (0.1—0.5 cm)。根據上述的超級電容器電極材料的制備方法，步驟(8)所述的干燥為真空干燥，溫度為60?100 °C，干燥時間為6?10 h。本專利技術的積極效果 本專利技術采用簡單的一步水熱合成法制備了二硫化鎢-活性炭(WS2-AC)復合材料，有效的結合了二硫化鎢WS#P活性炭AC的優點，即:WS 2易插層和AC比表面積大、導電性能好優點，有利于改善超級電容器電極材料的性能。本專利技術采用二硫化鎢-活性炭(WS2-AC)復合材料、炭黑及聚四氟乙烯制備的超級電容電極材料，具有大的比電容和高的電化學穩定性，循環使用壽命長，而且制備方法簡便、快速，成本低，環境友好，具有較好的應用前景。【附圖說明】圖1為本專利技術實施例1制備的WS2-AC復合材料的SEM圖； 圖2為本專利技術實施例1制備的WS2-AC復合材料的XRD圖； 圖3為本專利技術實施例1超級電容器電極材料在不同電流密度下的充放電曲線圖； 圖4為本專利技術實施例1超級電容器電極材料在的循環穩定性測試圖； 圖5為本專利技術實施例2制備的WS2-AC復合材料的SEM圖； 圖6為本專利技術實施例2制備的WS2-AC復合材料的XRD圖； 圖7為本專利技術實施例2超級電容器電極材料在不同電流密度下的充放電曲線圖； 圖8為本專利技術實施例2超級電容器電極材料在的循環穩定性測試圖； 圖9為本專利技術實施例3制備的WS2-AC復合材料的SEM圖； 圖10為本專利技術實施例3制備的WS2-AC復合材料的XRD圖； 圖11為本專利技術實施例3超級電容器電極材料在不同電流密度下的充放電曲線圖； 圖12為本專利技術實施例3超級電容器電極材料在的循環穩定性測試圖。【具體實施方式】下面結合一些具體實施例對本專利技術進一步說明。實施例1 一種二硫化鎢-活性炭復合材料，所述的復合材料由二硫化鎢和活性炭復合而成，二硫化鎢和活性炭的質量之比為5:1。一種超級電容器電極材料，由上述二硫化鎢-活性炭復合材料與炭黑、聚四氟乙烯粘合劑制備而成，二硫化鎢-活性炭復合材料、炭黑及聚四氟乙烯粘合劑的質量比為75:15:10ο一種超級電容電極材料的制備方法，包括以下步驟: (1)將二硫化鎢WS2粉末在球磨機中研磨3h ;(2)將步驟(I)中WS20.1 g超聲分散在30 mL 二次蒸餾水中得到WS2分散液；(3)取0.02 g活性炭，加入30 mL 二次蒸餾水，經超聲分散得到均勻的活性炭分散液； (4)將步驟(3)中的活性炭分散液緩慢的加入到步驟(2)WS2*散液中本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種二硫化鎢?活性炭復合材料，其特征在于，所述的復合材料由二硫化鎢和活性炭復合而成，所述的二硫化鎢和活性炭的質量比為5～10:1。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃克靖，張繼宗，
申請(專利權)人：信陽師范學院，
類型：發明
國別省市：河南;41
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。