一种用于超级电容器的ZnSN纳米线材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110148526A(43)申请公布日2019.08.20(21)申请号201910335436.9(22)申请日2019.04.24(71)申请人金华莱顿新能源科技有限公司地址321000浙江省金华市婺城区龙潭路589号仙华基地1#-1科研楼4楼421室(72)发明人丁海兵吕建国(74)专利代理机构杭州新泽知识产权代理事务所(特殊普通合伙)33311代理人贾莲莲(51)Int.Cl.H01G11/30(2013.01)H01G11/24(2013.01)H01G11/86(2013.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种用于超级电容器的ZnSN纳米线材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种用于超级电容器的ZnSN纳米线材料及其制备方法，所述ZnSN纳米线直径10～30nm，长度1.5～3μm，准直排列；Zn、S和N元素的摩尔比为(0.51～0.54):(0.35～0.37):(0.11～0.12)；ZnSN纳米线材料采用双温区水平管式炉制备，以ZnO粉末为原材料，H2S和NH3为反应气体，采用特定的工艺步骤和参数，气相反应生成ZnSN纳米线材料；ZnSN纳米线材料用于超级电容器电极，表现出雁电容特性，比电容为2100～2300F/g，循环10000次后保持率大于93％。ZnSN纳米线材料制备方法成本低，易于操作，可实现规模化生产。CN110148526ACN110148526A权利要求书1/1页1.一种用于超级电容器的ZnSN纳米线材料及其制备方法，其特征在于所述的ZnSN纳米线直径10～30nm，长度1.5～3μm，且准直排列；ZnSN是一种由Zn、S和N三种元素形成的新材料，Zn、S和N元素的摩尔比为(0.51～0.54):(0.35～0.37):(0.11～0.12)。2.如权利要求1所述的一种用于超级电容器的ZnSN纳米线材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)以双温区水平管式炉为生长设备；以石英为基板，置于水平管式炉的下气流端；纯度99.99％以上的ZnO粉末为原材料，置于水平管式炉的上气流端；2)水平管式炉抽真空至本底真空度低于1.5Pa，然后将水平管式炉加热，原材料区温度为900℃，基板区温度为500℃；3)先通过一路气体管路通入H2S，气体流量12～16sccm，反应5min；然后再通入NH3，气体流量12～16sccm，在通入NH3的同时保持步骤2)中H2S的通入，且NH3气体流量与步骤2)中的H2S气体流量相同，在H2S-NH3混合气氛中反应20min；4)反应结束后，关闭电源，维持步骤3)中H2S-NH3的通入情况，至炉温降低至150℃；然后关闭气源，继续抽真空使管式炉内压强保持为不超过3Pa，将炉温冷却至室温；取出基板，收集产物，即得ZnSN纳米线材料。3.根据权利要求1或2所述的一种用于超级电容器的ZnSN纳米线材料，用于超级电容器电极，表现出雁电容特性，具有很高的比电容，为2100～2300F/g，循环10000次后比电容保持率大于93％。2CN110148526A说明书1/4页一种用于超级电容器的ZnSN纳米线材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及超级电容器电极材料的领域，特别涉及一种用于超级电容器的金属化合物电极材料及其制备方法。背景技术[0002]随着石油、天然气等化石能源的不断消耗，环境污染越来越严重，太阳能、潮汐能、风能等清洁能源日益受到关注。清洁能源的高效应用，除了能量产生的器件外，能量储存器件也格外重要。实际中，对于这种间歇性的清洁能源，能量存储是制约其广泛应用的瓶颈环节。在能量储存器件中，超级电容器是一种性能介于传统电容器和二次电池之间的新型储能器件，具有功率密度高、充放电速度快、温度范围宽、循环寿命长、几乎免维护、绿色环保等优点，因而特别适合于清洁能源的应用领域。此外，超级电容器在新能源汽车、消费电子、重型机械、军事等诸多领域也有着广泛的应用。[0003]目前超级电容器商用的电极材料基本都是活性碳。碳材料的显著优点是：循环稳定性长，可达百万次，但有一个显著的不足，即比电容不高，仅为50～150F/g。这种材料做成的超级电容器，适用于三个典型的领域：其一，对能量要求较低的场合；其二，基本免维护的场合，如荒漠、森林、深海等无人区；其三，碳材料制作的超级电容器若要达到一定的能量密度，则需要非常庞大的组件，占用大量空间，因而可适用于空间许可的区域。以在军事领域的应用为例。报道称，很多国家都在研制激光炮这类定向能武器，但体积和重量过大的问题让这种武器难以实际运用。例如笨重的美国波音YAL-1机载激光系统必须安装在波音747大型客机上，功率却只能击落一架小型无人机，这个项目最终在