[發明專利]一種鈷鎳氧化物/石墨片復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201910376721.5
• 申請日: 2019-05-07
• 公開（公告）號: CN110112006A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 王珊珊;陳思賢;侯俊峰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/26;H01G11/48;H01G11/32;H01G11/86
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本發明公開了一種用于超級電容器的鈷鎳氧化物/石墨片（Co_1.29Ni_1.71O₄/GNF）復合材料及其制備方法和應用，具體步驟為：尿素、CoCl₂·6H₂O以及NiCl₂·6H₂O作為合成原料，通過一步水熱法在石墨納米片(GNF)的表面生長鈷鎳氧化物前驅體，然后經過煅燒形成Co_1.29Ni_1.71O₄/GNF復合材料。本發明所述的制備方法選用GNF為原料，使得制備的Co_1.29Ni_1.71O₄/GNF復合材料具有較大的比表面積，良好的導電性，以其作為電極材料，極大的提高了超級電容器的比容量、倍率性能和電化學穩定性。在超級電容器三電極體系測試中，本發明制備的材料在1A g^?1電流密度下表現出1135.6 F g^?1的高比容量，表現出良好的電化學性能，并且制備方法具有簡單，成本低等優點。

技術領域

本發明涉及材料工程領域，涉及一種鈷鎳氧化物/石墨片（Co_1.29Ni_1.71O₄/GNF）復合材料及其制備方法；本發明同時還涉及該Co_1.29Ni_1.71O₄/GNF復合材料作為超級電容器電極的應用。

背景技術

社會的發展一直依靠著化石能源（煤、石油、天然氣）的使用。但是，化石能源屬于不可再生資源，隨著大量的使用，其儲量急劇減少。而且在化石燃料使用過程中，會產生大量的二氧化碳，對環境造成巨大的威脅。隨著社會的發展以及人們對于環境問題的日益關注，清潔能源的發展勢在必行。由于能源使用量巨大且利用率低，能源的儲存就尤為重要。因此，燃料電池、二次電池以及超級電容器等也逐漸進入人們的視線。

超級電容器是一種新型的介于傳統電容器以及充電電池之間的儲能元件。一方面，它有著充電電池儲能的特性，另一方面又具備著快速充放電的性能。同時，超級電容器有著難以超越的循環性能，可以反復充放電十萬次以上。依據儲能機理。超級電容器可以分為雙電層電容器和法拉第準電容器兩大類。相比于雙電層電容，法拉第贗電容的比容量能提高10到100倍，但其穩定性相對稍差，復合材料的引入不僅能實現材料性能的提升和電容制備成本的合理控制，而且能發揮兩者的優勢，應用前景十分廣泛。石墨納米片擁有者較大的比表面積，同時納米級的尺寸也有利于復合材料的均勻分散。因此將贗電容材料附著在石墨納米片表面形成的復合材料是改善電極電容的有效方法。

發明內容

針對現有電容制備技術中的問題，本發明擬將贗電容材料鈷鎳氧化物/石墨片（Co_1.29Ni_1.71O₄/GNF）附著在石墨納米片表面以形成Co_1.29Ni_1.71O₄/GNF復合材料。

本發明的另一個目的是提供該Co_1.29Ni_1.71O₄/GNF復合材料作為超級電容器電極的應用。

為實現發明目的，本發明采用技術方案如下：

本發明提供了一種Co_1.29Ni_1.71O₄/GNF復合材料及其制備方法和應用，該方法是通過水熱-煅燒法在石墨納米片表面包覆生長Co_1.29Ni_1.71O₄，形成Co_1.29Ni_1.71O₄/GNF復合材料，并將其作為超級電容器的電極材料，應用于超級電容器中，具體步驟如下：