[发明专利]一种碳纳米管薄膜复合金属硫化物柔性非对称超级电容器的制备方法

说明书

本发明属于电容器的制备技术领域，具体公开了一种碳纳米管薄膜复合金属硫化物柔性非对称超级电容器的制备方法，具体制备过程为：将碳纳米管薄膜进行水热反应得到正极CNT/MoS₂及负极CNT/SnS₂薄膜，然后以CNT/MoS₂碳纳米管薄膜、Ag/AgCl和铂片分别为工作电极、参比电极和对电极，在EDOT溶液中进行电化学沉积使其表面形成PEDOT，再经水洗、干燥，获得CNT/MoS₂/PEDOT复合正极；将正负两片碳膜形复合电极平行放置组装成片状超级电容器。采用本发明制备的超级电容器进行封装，使其具有高柔性、防水、耐高温及可拉伸特性。本发明的制备方法操作简单，容易实现，可实现批量化生产，用于可穿戴电子、电子皮肤和智能集成器件等各领域。

技术领域

本发明属于电容器材料技术领域，具体涉及一种碳纳米管薄膜复合金属硫化物柔性非对称超级电容器的制备方法。

背景技术

随着科学日星月异的不断更替发展，科学技术也不断的面临着新的挑战。对于超级电容器而言，人们的目光不仅仅局限于固定结构的超级电容器，而是转向于柔性的超级电容器。为适应可携带、可纺织的电子器件的发展需求，需要研发高柔性、高能量密度的超级电容器。薄膜状柔性超级电容器因其具有高柔韧性、轻质量及可编织性近年来更加受到人们的青睐。非对称超级电容器拥有更大的能量密度及功率密度，通过串并联连接，极易满足现代大型电子设备的使用。

薄膜状柔性超级电容器为满足现代电子器件的使用，需探索两个关键因素，一是电极材料的选择，金属硫化物相比金属氧化物具有更高的导电性，高的能量密度及更丰富的价态，使其成为超级电容器电极材料的选择之一。二是柔性导电集流体的选择，目前使用的有碳布、泡沫镍、碳纳米管薄膜及石墨片等，碳纳米管薄膜相对于其他几种集流体来说，拥有更轻、更薄及柔性的特点。

发明内容

针对超级电容器中存在的质量重、体积大及难以柔性化等不足，本发明拟采用碳纳米管薄膜来做集流体收集电荷可以增大电容，循环稳定性等，可望获得高柔性的薄膜超级电容器。在碳纳米管薄膜表面原位生长二元金属硫化物，碳纳米管薄膜作为集流体，可以有效减小二元金属硫化物与碳纳米管薄膜之间的接触电阻，有利于它们间的离子传输及电荷的转移，从而有效地提高电容。

因此，本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种新的碳纳米管薄膜复合二元金属硫化物柔性非对称超级电容器的制备方法。

本发明的技术方案采用碳纳米管薄膜作为导电集流体，负载二元金属硫化物，可望获得薄膜状柔性非对称超级电容器。使用CVD方法，在高温条件下，直接生长碳纳米管薄膜，通过水热法在碳膜上合成具有赝电容特性的金属硫化物，可以极大减小电极材料与集流体间的电阻，有利于电解液/电极材料界面离子的传输。本发明可望获得具有应用前景的柔性超级电容器，对推动新能源新材料及其相关产业的发展具有重要意义。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种碳纳米管薄膜复合金属硫化物柔性非对称超级电容器的制备方法，所述制备方法依次包括以下步骤：

(1)利用化学气相沉积法(CVD)制备碳纳米管薄膜

以无水乙醇、噻吩、二茂铁分别作为碳源、促进剂及催化剂，通过CVD方法在800～1200℃(优选为900～1100℃)下合成碳纳米管薄膜，所述无水乙醇、噻吩和二茂铁的质量比为(80～100)：(1～4)：(1～2)；

(2)将步骤(1)合成的碳纳米管薄膜放置在钼酸钠和硫代乙酰胺混合溶液中，在120～200℃水热反应釜中进行水热反应12～24小时，洗涤、真空干燥后合成正极材料CNT/MoS₂，所述钼酸钠和硫代乙酰胺的质量比为1：(2-3)；