[發明專利]一種鋅鈷鎳氧化物/石墨烯/ANF復合薄膜電極及其制備方法和電容器

有效

• 申請號: 201911348812.4
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN110957149B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 陸趙情;黃吉振;俄松峰;李嬌陽;賈峰峰;金嶄凡;寧逗逗;馬秦
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/30;H01G11/32;H01G11/36;H01G11/38;H01G11/46;H01G11/22
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發明公開了一種鋅鈷鎳氧化物/石墨烯/ANF復合薄膜電極的及其制備方法和電容器，首先制備氧化石墨烯分散液；將鋅鹽、鈷鹽、CTAB及NH4F溶解在水中，攪拌，得到均勻混合溶液；氧化石墨烯分散液與均勻混合溶液混合，攪拌，水熱反應后，得到反應產物；抽離分離，洗滌，干燥，得到鋅鈷鎳氧化物/rGO，溶于DMSO，得到鋅鈷鎳氧化物/rGO溶液；將鋅鈷鎳氧化物/rGO溶液、炭黑及ANF溶液混合，攪拌，采用真空抽濾，進行層層組裝，得到所述的鋅鈷鎳氧化物/石墨烯/ANF復合薄膜電極；本發明選用鋅鈷鎳氧化物作為儲能材料，rGO作為導電材料和載體，將炭黑作為導電劑，提供電子傳輸的網絡結構，將ANF作為黏結劑和自支撐的三維骨架網絡結構，制備得到高儲能、高強度的自支撐薄膜電極。

技術領域

本發明屬于電化學儲能技術領域，特別涉及一種鋅鈷鎳氧化物/石墨烯/ANF復合薄膜電極及其制備方法和電容器。

背景技術

近年來，隨著石油、煤炭等不可再生能源的日益減少，人們對綠色可再生的能源的開發利用更加關注，而能源的儲存、轉移和釋放占據必不可少的地位；其中，超級電容器作為一種新型的電化學儲能裝置，它具有比鋰離子電池更高的功率密度和更長的循環壽命的特點，同時其能量密度遠遠高于普通電容器。

超級電容器性能的優劣主要由電極材料決定，按照電極儲能的機理區分，其類型可分為兩類，即雙層電容器和贗電容器；其中，贗電容器具有更優異的電化學性能，其組成材料主要為過渡金屬氧化物；過渡金屬氧化物作為一種半導體，其導電性較差；通常采用炭黑作為導電劑，提供電子傳輸的網絡結構；采用偏氟乙烯作為粘結劑，對電極的活性材料進行黏結，但形成的電極材料力學性能極差，需涂敷在導電集流體上，不能直接作為贗電容器的電極使用，因此限制了超級電容器在柔性器件中的應用。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明提供了一種鋅鈷鎳氧化物/石墨烯/ANF復合薄膜電極及其制備方法和電容器，以解決現有技術中的電極材料力學性能差，無法直接作為贗電容器的電極使用的技術問題。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

本發明提供了一種鋅鈷鎳氧化物/石墨烯/ANF復合薄膜電極的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、制備氧化石墨烯分散液；

將鋅鹽、鎳鹽、鈷鹽、CTAB及NH4F溶解在水中，攪拌，得到均勻混合溶液；

步驟2、將氧化石墨烯分散液與均勻混合溶液混合，攪拌，得到均勻混合體系一，并進行水熱反應，得到反應產物；

步驟3、對反應產物進行抽離分離，洗滌，干燥后，得到鋅鈷鎳氧化物/rGO；

步驟4、將鋅鈷鎳氧化物/rGO溶于DMSO，超聲分散，至無固體顆粒，得到鋅鈷鎳氧化物/rGO溶液；

步驟5、將鋅鈷鎳氧化物/rGO溶液、炭黑及ANF溶液混合，攪拌，得到均勻混合體系二；

步驟6、將均勻混合體系二采用真空抽濾方式，進行層層組裝，得到所述的鋅鈷鎳氧化物/石墨烯/ANF復合薄膜電極。

進一步的，步驟1中，制備氧化石墨烯分散液時，具體為：將氧化石墨烯加入到水中，超聲分散，至無固體顆粒，且均勻的淡黑色溶液，均勻淡黑色溶液即為所述氧化石墨烯分散液；其中氧化石墨烯分散液的濃度為0.1-0.3g/L。

進一步的，步驟1中，鋅鹽、鎳鹽、鈷鹽、CTAB、NH₄F及水按照摩爾比為(0.2-0.8):(0.2-0.8):2:(0.5-1):(4-5)：(50-60)，其中，按摩爾比計，鋅鹽與鎳鹽之和：鈷鹽＝1:2。

進一步的，步驟2中，水熱反應采用100-140℃條件下，反應1-12h。

進一步的，步驟3中，洗滌過程，首先采用去離子水洗滌2-4次，再使用無水乙醇洗滌2-4次；