[發明專利]一種竹葉狀Co(OH)2/石墨烯復合電極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710142733.2
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN106920932B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 藺華林;陳達明;王愛民;常興;韓生;韓治亞;陳紅艷;劉平;趙志成;周嘉偉;薛原;許廣文;陳海軍;韋煥明;何忠義;熊麗萍
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/52;H01M4/62;H01M4/86;H01M4/90;H01M4/88;H01G11/24;H01G11/30;H01G11/36;H01G11/86;H01L31/0224
• 代理公司: 31253 上海精晟知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊軍<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種竹葉狀Co(OH)₂/石墨烯復合電極材料及其制備方法。本發明的方法具體步驟如下：(1)將鈷源、氧化石墨烯GO和去離子水混合超聲得到混合溶液，再向其中加入乙醇和二甲基甲酰胺DMF；(2)將步驟(1)得到的溶液移入水熱反應釜中進行水熱反應，反應結束后，自然冷卻至室溫，抽濾洗滌、冷凍干燥，即得到竹葉狀Co(OH)₂/石墨烯復合電極材料。本發明采用超聲和水熱處理法得到的竹葉狀的Co(OH)₂/石墨烯復合電極材料，不僅熱穩定性好、結晶程度高，而且形貌可控性強，是理想的能源材料之一。

技術領域

本發明屬于材料化學技術領域，涉及一種二維階層結構復合電極材料，具體來說，涉及一種竹葉狀Co(OH)₂/石墨烯復合電極材料及其制備方法。

背景技術

逐年遞增的能源需求量、日趨嚴峻的環境現狀、對于高效可再生清潔能源的迫切需求是目前人類社會面臨的三大問題。因此，急需一種解決上述問題的有效途徑，從而緩解人類對于能源的大量需求，同時能夠最大程度地減少人類生產和生活對環境所造成的污染和破壞。因此新能源材料逐步成為未來社會主流能源的內在動因和推動力量。新型環保節能設備，如鋰離子電池、太陽能電池、燃料電池、超級電容器等，在這一時代背景下應運而生，并在當今社會逐漸地占有一席之地。

目前商業化中以碳材料為主的電極材料大多充放電比較差和比容量低，同時由于孔徑過小導致導電性能差。石墨烯的比表面積高，容納的離子量大，超強的導電性能和功率密度大，同時熱力學和化學穩定性好。而過渡金屬氫氧化物和碳材料不同，具有高的能量密度。但是其缺點就是循環穩定性差，導電性不強，工作電壓低，同時比表面積差，不利于電子的快速運輸。如果將金屬氫氧化物與石墨烯碳材料復合，一方面作為氫氧化鈷的生長提供高的比表面積，另一方面作為材料整體的導電劑；最后，利用所制備以石墨烯作為載體，復合生長氫氧化鈷活性材料，同時保證所制備的活性材料是在該載體上直接生長的，可以很好地實現復合材料的制備和兩種材料優異性能的有效發揮將克服上述兩者的缺點，將大大提高性能，可能在能源器件上的應用發揮巨大的作用。

發明內容

針對上述技術問題，本發明的目的在于提供一種竹葉狀Co(OH)₂/石墨烯復合電極材料及其制備方法。該方法環境友好，得到的Co(OH)₂/石墨烯二維階層結構電極材料形貌特別，同時能解決現有技術中的金屬氫氧化物導電性不好、循環穩定性差等的缺點，從而提高電極材料的整體性能。

本發明具體技術方案介紹如下：

本發明提供一種竹葉狀Co(OH)₂/石墨烯復合電極材料及其制備方法，具體步驟如下：

(1)將鈷源、氧化石墨烯GO和去離子水混合超聲得到混合溶液，再向其中加入乙醇和二甲基甲酰胺DMF；

(2)將步驟(1)得到的溶液移入水熱反應釜中進行水熱反應，反應結束后，自然冷卻至室溫，抽濾洗滌、冷凍干燥，即得到竹葉狀Co(OH)₂/石墨烯復合電極材料。

上述步驟(1)中，鈷源為可溶性鈷鹽。

上述步驟(1)中，鈷源為硝酸鈷。

上述步驟(1)中，混合溶液中，氧化石墨烯GO的質量濃度為1-2mg/mL；鈷源和去離子水的質量體積比為1:1～1:6mg/ml。

上述步驟(1)中，鈷源和乙醇的質量比為6:1-15:1，鈷源和二甲基甲酰胺DMF的質量比為10:1-20:1。

上述步驟(2)中，水熱反應溫度為160-180℃，反應時間為18-24h。

上述步驟(2)中，冷凍干燥的時間為1-3天。