[发明专利]硫化镍纳米片复合碳化黄鹌菜的钠离子电容器电极材料

说明书

本发明提供一种硫化镍纳米片复合碳化黄鹌菜的钠离子电容器电极材料，将1g黄鹌菜与醋酸混合，加入高压反应釜中100℃下水热反应1h，再将所得的样品洗涤烘干后，在氩气保护下以5℃/min的升温速率升温到600℃并保持2h待自然冷却，得到多孔碳化黄鹌菜；按碳化黄鹌菜与氯化镍为1:4～5的质量比，将0.1g多孔碳化黄鹌菜加入二硫化碳和乙二胺的混合溶液中，轻微搅拌0.5h后，加入高压反应釜并在180℃下水热反应14h，待自然冷却后洗涤干燥，得到硫化镍纳米片复合碳化黄鹌菜的钠离子电容器电极材料。本发明克服了纯硫化镍材料导电性差、循环稳定性差的缺点；保持了复合材料的高导电性和好的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及一种电极材料，尤其涉及一种硫化镍纳米片复合碳化黄鹌菜的钠离子电容器 电极材料。

背景技术

钠离子混合电容器结合了钠离子电池与超级电容器的优势，是一种同时具有高能量密度 和功率密度的新型能量储存装置。钠离子电池具有高比容量以及高能量密度，并因金属钠价 格较金属锂低，储量较金属锂大，可作为较为理想的锂离子电池的替代品，但是其倍率性能 及循环稳定性较差。而超级电容器的循环稳定性好，功率密度高，所以将钠离子电池与超级 电容器结合起来可以同时弥补两者的不足。钠离子电容器的储能机理结合了电池型阳极和电 容型阴极，其中电容型阴极可允许大电流快速充放电，而电池型阳极可显著提高电荷储存能 力，两者结合起来，使钠离子电容器具备了超级电容器和电池两种储能机理,可实现两种性 能的互补,从而获得高能量密度、高功率密度、较好的倍率性能以及长循环寿命等优点。

影响钠离子电容器性能主要有电极材料、电解液成分等因素，其中阳极材料的制备是改 善其性能的重要研究方向。其中过渡金属硫化物因具有较高比容量及经济性好等优点可作为 一种理想的阳极材料应用于钠离子电池中。目前可应用的过渡金属硫化物主要有硫化锡，硫 化钴以及硫化镍等材料。其中硫化镍具有较高的比容量及热稳定性而引起了广泛关注。为了 进一步提高其导电性，倍率性能以及循环稳定性，可将其与碳材料复合，如石墨烯，碳纳米 管，活性炭以及生物质碳等。其中生物质碳材料的原材料储量大且可再生，并具有天然的层 级结构，是一种经济性好且环保的碳材料。具体可参见文献R.T.Thomberg,E. Lust,D-glucose derived nanospheric hard carbonelectrodes for room-temperature sodium-ion batteries,J.Electrochem.Soc.163(2016)A1619-A1626.以及Q.Chen,S.Sun,T.Zhai,M.Yang, X.Zhao,H.Xia,Yolk-shellNiS₂ nanoparticle-embedded carbon fibers for flexible fiber-shaped sodiumbattery,Adv.Energy Mater.8(2018)1800054。

发明内容

本发明的目的是为了弥补了电池的循环稳定性差，功率密度低以及超级电容器能量密度 低等缺点，解决了电池循环寿命差和超级电容器能量密度低等问题而提供一种硫化镍纳米片 复合碳化黄鹌菜的钠离子电容器电极材料。

本发明的目的是这样实现的：

一种硫化镍纳米片复合碳化黄鹌菜的钠离子电容器电极材料，由以下方法制备而成：

将1g黄鹌菜与醋酸混合，加入高压反应釜中100℃下水热反应1h，再将所得的样品洗涤 烘干后，在氩气保护下以5℃/min的升温速率升温到600℃并保持2h待自然冷却，得到多孔 碳化黄鹌菜；按碳化黄鹌菜与氯化镍为1:4～5的质量比，将0.1g多孔碳化黄鹌菜加入二硫化 碳和乙二胺的混合溶液中，轻微搅拌0.5h后，加入高压反应釜并在180℃下水热反应14h， 待自然冷却后洗涤干燥，得到硫化镍纳米片复合碳化黄鹌菜的钠离子电容器电极材料；

本发明还包括这样一些特征：