超级电容器用电极活性材料及制备方法、超级电容器用电极材料、超级电容器和电动装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种超级电容器用电极活性材料及制备方法、超级电容器用电极材料、超级电容器和电动装置，涉及超级电容器技术领域。该超级电容器用电极活性材料，为双金属硫化物，其具有丰富的反应位点，并具有较高的电导性；本发明专利技术还提供了超级电容器用电极活性材料的制备方法，首先采用溶剂蒸发法将吡啶羧酸类配体、镍源、钒源和第一溶剂制成Ni‑V‑MOF前驱体，再将Ni‑V‑MOF前驱体与硫源、第二溶剂经过溶剂热反应制得超级电容器用电极活性材料；该制备方法操作简单，工艺稳定，制得的超级电容器用电极材料颗粒分布均匀，形貌规整，并具有良好的导电性能。本发明专利技术还提供一种超级电容器用电极材料，包含上述超级电容器用电极活性材料。

Electrode active materials and preparation methods for supercapacitors, electrode materials for supercapacitors, supercapacitors and electric devices

【技术实现步骤摘要】
超级电容器用电极活性材料及制备方法、超级电容器用电极材料、超级电容器和电动装置
本专利技术涉及超级电容器
，尤其是涉及一种超级电容器用电极活性材料及制备方法、超级电容器用电极材料、超级电容器和电动装置。
技术介绍
随着环境污染持续加剧，不可再生能源如石油等短缺，基于这一现状，人们进行了大量研究寻找可替代、可再生的能源供给来减缓对石油储备的消耗。超级电容器是一种新型储能材料，因其循环寿命长、高功率密度高、工作温度范围宽好等一系列特点脱颖而出。超级电容器的性能极大程度地取决于电极材料的构成和电极结构的设计。通过改变电极材料的成分和调控超级电容器活性材料的形貌、尺寸可以有效地提高超级电容器的性能。金属有机框架(MetalorganicFrameworks,MOFs)是金属离子与有机配体通过配位键组装过程形成的具有周期性网络结构的多孔材料。MOFs具有高的比表面积和丰富的孔结构，形貌易于调控、原料易得价廉的特性使其在分离、传感、催化和气体储存等领域提供了广泛的应用。MOFs有序的孔道结构有利于电解液离子的渗透，另一方面，金属有机框架具有金属离子或离子簇中心，提供丰富有效的活性位点，所以，金属有机框架是超级电容器理想的模板剂或前驱体。金属有机框架可以衍生金属氧化物、磷化物、硫化物或碳材料等电极材料。在众多的储能材料中，过渡金属硫化物已经成为研究的重点。目前，对于单金属硫化物的研究较多，而对于多金属的硫化物研究较少。且单金属硫化物的导电性一般，整体性能还有待进一步提升。有鉴于此，特提出本专利技术以解决上述技术问题中的至少一个。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种新的超级电容器用电极活性材料，该电极活性材料为双金属硫化物，其具有丰富的反应位点，并具有较高的电导性，改善了现有技术中单金属硫化物导电性欠佳的技术问题。本专利技术的第二个目的在于提供上述超级电容器用电极活性材料的制备方法。本专利技术的第三个目的在于提供一种超级电容器用电极材料。本专利技术的第四个目的在于提供一种超级电容器。本专利技术的第五个目的在于提供一种电动装置。本专利技术提供的超级电容器用电极活性材料，所述电极活性材料的化学分子式为NixVySz，其中0.5≤x≤0.75，0.25≤y≤0.5，x+y＝1，1.2≤z≤1.3；所述电极活性材料具有棒状结构。进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础之上，所述超级电容器用电极活性材料主要由以下原料制成：吡啶羧酸类配体、镍源、钒源、第一溶剂、硫源和第二溶剂；其中，所述吡啶羧酸类配体、镍源、钒源、第一溶剂、硫源和第二溶剂的质量比为(3-7)：(4-8)：(1-3)：(40-80)：(1-6)：(30-80)。进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础之上，所述吡啶羧酸类配体包括2,3-吡啶二羧酸、2,4-吡啶二羧酸、2,5-吡啶二羧酸或2,6-吡啶二羧酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述镍源包括硝酸镍和/或氯化镍；优选地，所述钒源包括偏钒酸铵；优选地，所述第一溶剂包括水、甲醇或乙醇中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述硫源包括硫代乙酰胺和/或硫脲；优选地，所述第二溶剂包括甲醇和/或乙醇。本专利技术还提供了上述超级电容器用电极活性材料的制备方法，包括以下步骤：(a)将吡啶羧酸类配体、镍源、钒源和第一溶剂混合，使其结晶，得到Ni-V-MOF前驱体；(b)将Ni-V-MOF前驱体、硫源和第二溶剂混合，使进行溶剂热反应，得到超级电容器用电极材料。进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础之上，步骤(a)中，所述吡啶羧酸类配体包括2,3-吡啶二羧酸、2,4-吡啶二羧酸、2,5-吡啶二羧酸或2,6-吡啶二羧酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(a)中，所述镍源包括硝酸镍和/或氯化镍；优选地，步骤(a)中，所述钒源包括偏钒酸铵；优选地，步骤(a)中，所述第一溶剂包括水、甲醇或乙醇中的任意一种或至少两种的组合。进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础之上，步骤(a)中，所述吡啶羧酸类配体、镍源和钒源之间的摩尔比为(1-2)：(1-2)：(1-2)，优选为(1.2-2)：(1-1.8)：(1-1.8)，进一步优选为(1.5-2)：(1-1.5)：(1-1.5)。进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础之上，步骤(b)中，所述硫源包括硫代乙酰胺和/或硫脲；优选地，步骤(b)中，第二溶剂包括甲醇和/或乙醇；优选地，步骤(b)中，所述Ni-V-MOF前驱体、硫源和第二溶剂的质量比为(1-3):(1-3):(5-50)，优选为(1-2):(1-2):(10-45)，进一步优选为1.5:1.5:40。进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础之上，步骤(b)中，溶剂热反应时的温度为110-160℃，反应时间为4-6h；优选地，步骤(b)中，将溶剂热反应后得到的反应溶液除去溶剂后，洗涤，干燥，得到超级电容器用电极材料。本专利技术还提供了一种超级电容器用电极材料，包含上述超级电容器用电极活性材料或上述超级电容器用电极活性材料的制备方法制得的超级电容器用电极活性材料；优选地，所述超级电容器用电极材料，包括以下质量分数的组分：电极活性材料60-90％、导电剂5-30％和粘结剂5-10％。本专利技术还提供了一种超级电容器，包含上述超级电容器用电极材料。本专利技术提供的超级电容器用电极活性材料及制备方法、超级电容器用电极材料、超级电容器和电动装置具有以下有益效果：(1)本专利技术提供的超级电容器用电极活性材料，为双金属硫化物，其化学分子式为NixVySz，其中0.5≤x≤0.75，0.25≤y≤0.5，x+y＝1，1.2≤z≤1.3，其呈棒状结构，该电极活性材料具有丰富的反应位点，并具有较高的电导性，是目前理想的储能材料之一。(2)本专利技术提供了一种超级电容器用电极活性材料的制备方法，首先采用溶剂蒸发法将吡啶羧酸类配体、镍源、钒源和第一溶剂制成Ni-V-MOF前驱体，再将Ni-V-MOF前驱体与硫源、第二溶剂经过溶剂热反应制得超级电容器用电极活性材料；该制备方法操作简单，工艺稳定，所得到的超级电容器用电极材料的颗粒分布均匀，形貌规整，并具有良好的导电性能。(3)本专利技术提供了一种超级电容器用电极材料，包含上述超级电容器用电极活性材料。鉴于上述电极活性材料所具有的优势，使得该超级电容器用电极材料也具有同样的优势。(4)本专利技术提供了一种超级电容器，包含上述超级电容器用电极活性材料或上述超级电容器用电极材料。鉴于超级电容器用电极活性材料或上述超级电容器用电极材料所具有的优势，使得该超级电容器具有优异的循环稳定性以及较高的比电容。(5)本专利技术提供了一种电动装置，包括上述超级电容器。鉴于上述超级电容器的所具有的优势，使得该电动装置也具有同样的优势。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超级电容器用电极活性材料，其特征在于，所述电极活性材料的化学分子式为Ni

【技术特征摘要】
1.一种超级电容器用电极活性材料，其特征在于，所述电极活性材料的化学分子式为NixVySz，其中0.5≤x≤0.75，0.25≤y≤0.5，x+y＝1，1.2≤z≤1.3；
所述电极活性材料具有棒状结构。


2.根据权利要求1所述的超级电容器用电极活性材料，其特征在于，主要由以下原料制成：
吡啶羧酸类配体、镍源、钒源、第一溶剂、硫源和第二溶剂；
其中，所述吡啶羧酸类配体、镍源、钒源、第一溶剂、硫源和第二溶剂的质量比为(3-7)：(4-8)：(1-3)：(40-80)：(1-6)：(30-80)。


3.根据权利要求2所述的超级电容器用电极活性材料，其特征在于，所述吡啶羧酸类配体包括2,3-吡啶二羧酸、2,4-吡啶二羧酸、2,5-吡啶二羧酸或2,6-吡啶二羧酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述镍源包括硝酸镍和/或氯化镍；
优选地，所述钒源包括偏钒酸铵；
优选地，所述第一溶剂包括水、甲醇或乙醇中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述硫源包括硫代乙酰胺和/或硫脲；
优选地，所述第二溶剂包括甲醇和/或乙醇。


4.权利要求1-3任意一项所述的超级电容器用电极活性材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)将吡啶羧酸类配体、镍源、钒源和第一溶剂混合，使其结晶，得到Ni-V-MOF前驱体；
(b)将Ni-V-MOF前驱体、硫源和第二溶剂混合，使进行溶剂热反应，得到超级电容器用电极材料。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)中，所述吡啶羧酸类配体包括2,3-吡啶二羧酸、2,4-吡啶二羧酸、2,5-吡啶二羧酸或2,6-吡啶二羧酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(a)中，所述镍...

【专利技术属性】
技术研发人员：王壹，聂胜强，陈舒忆，罗军，严伟，成刚，
申请(专利权)人：贵阳学院，
类型：发明
国别省市：贵州;52