[发明专利]一种钛硅碳-碳复合超级电容器电极材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种钛硅碳‑碳复合超级电容器电极材料，属于超级电容器领域。所述电极材料由钛硅碳和碳纤维组成，其中，钛硅碳颗粒嵌入在碳纤维形成的一维纳米线结构中。所述电极材料的制备方法为：(1)将钛硅碳粉体分散于乙醇和乙酸的混合液中，然后加入聚乙烯吡咯烷酮，配制成纺丝的前驱液，对前驱液进行静电纺丝，得到原丝；(2)然后将步骤(1)的原丝预氧化后进行碳化处理，即得。发明以钛硅碳为基本原料，采用静电纺丝法制备出了具有一维纳米线结构的钛硅碳‑碳复合材料，这种电极材料具有良好的倍率性能和循环稳定性，可以显著提高超级电容器的电化学性能。

技术领域

本发明属于超级电容器领域，尤其涉及一种用于制备超级电容器电极材料的钛硅碳-碳复合材料及其制备方法。

背景技术

随着全球经济的快速发展，人类对能源材料的消耗不断增加，能源危机和环境污染等问题日益凸显，因此探索节能、环保、高效的新能源技术和新能源材料成为当今能源科学和材料科学急需解决的问题。超级电容器是一种新型储能装置，它具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点，因此用途广泛。目前，对超级电容器的研究主要集中在电极材料上，寻找高比电容量、优异循环稳定性、高倍率性能的电极材料是超级电容器研究的重点。

专利申请CN 108470633 A公开了一种高比容量优循环稳定性的超级电容器电极材料，其化学式为V₄C₃Tx，其中T为羟基、氟原子或氧原子，0≤x≤2。本发明公开了上述高比容量优循环稳定性的超级电容器电极材料的制备方法，通过化学剥离其前驱体MAX相化合物V₄AlC₃中的Al原子层而得。然而。这种制备方法不仅价格昂贵，耗时长，而且化学剥离时会产生大量的副产物，剥离过程不稳定，产物中还会有部分MAX相前驱体遗留。

专利申请CN 108335920 A公开了一种超级电容器用纳米线状MnO₂材料、其制备方法及用途，其包含：步骤1，将NaNO₃加热熔融；步骤2，将MnCl₂和GNFs混合球磨均匀；步骤3，将混合均匀的MnCl₂和GNFs加入到熔融的中，搅拌均匀，保温，使其完全反应；步骤4，冷却至室温，经洗涤，离心，干燥后，得纳米线状MnO₂纳米粒子。然而。这种制备方法不仅制得的氧化物导电性差，倍率性能较差，在多次循环后会因为充放电过程中材料的体积变化而使材料失效，纳米线较短，连续性差，轴向的电子传输能力差，中空结构会因和电解质接触不充分以及电阻太大而对电化学性能的提升起反作用。

综上，现有的超级电容器电极材料的电化学性能仍然有待于进一步提升，其制备方法也有待于进一步改进，因此，有必要研究一种新的超级电容器电极材料及其制备方法。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种钛硅碳-碳复合超级电容器电极材料及制备方法，本发明以钛硅碳为基本原料，采用静电纺丝法制备出了具有一维纳米线结构的钛硅碳-碳复合材料，这种电极材料具有比较高的比电容、良好的倍率性能和循环稳定性，可以显著提高超级电容器的电化学性能，同时，本发明的制备过程安全简单，生产方法高效稳定，为量产提供了可能性，绿色节能，环保高效。

本发明的目的之一是提供一种钛硅碳-碳复合超级电容器电极材料。

本发明的目的之二是提供一种钛硅碳-碳复合超级电容器电极材料的制备方法。

本发明的目的之三是提供上述钛硅碳-碳复合超级电容器电极材料及其制备方法的应用。

为实现上述发明目的，具体的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开一种钛硅碳-碳复合超级电容器电极材料，所述电极材料由钛硅碳和碳纤维组成，其中，钛硅碳颗粒嵌入在碳纤维形成的一维纳米线结构中。