[發明專利]一種分級結構的多孔碳-NiCo2

在審

• 申請號: 202010612175.3
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111627721A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 劉棟
• 申請（專利權）人: 劉棟
• 主分類號: H01G11/26
• 分類號: H01G11/26;H01G11/32;H01G11/34;H01G11/86
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及超級電容器技術領域，且公開了一種分級結構的多孔碳?NiCo₂S₄?石墨烯的超級電容器電極活性材料，三維多孔形貌的海藻酸鈉?殼聚糖?石墨烯復合水凝膠，其豐富的羧基和氨基對Co²⁺和Ni²⁺具有良好的絡合吸附作用，將Co²⁺和Ni²⁺均勻吸附到復合水凝膠的基體中，獨特的花瓣狀的納米NiCo₂S₄比表面積巨大，均勻分散在在多孔碳?石墨烯中，避免團聚的現象，可以暴露出大量的電化學活性中心，導電性優異的多孔碳?石墨烯在NiCo₂S₄納米花形成三維導電網絡，加速了電子的傳輸和擴散，促進了贗電容氧化還原反應的可逆進行，使分級結構的多孔碳?NiCo₂S₄?石墨烯的超級電容器電極活性材料表現出優異的實際比電容。

技術領域

本發明涉及超級電容器技術領域，具體為一種分級結構的多孔碳-NiCo₂S₄-石墨烯的超級電容器電極活性材料。

背景技術

超級電容器是一種新型高效的電化學儲能器件，主要通過電極-電解液界面電荷聚集，或者活性材料發生可逆氧化還原反應產生的贗電容來儲存電荷，相比于傳統的電池和電容器，其具有很高功率密度、充放電速度快、循環性能穩定和較寬工作溫度范圍的優點，在便攜電子產品和混合動力汽車等領域有廣闊的應用前景，但是超級電容器的比電容及能量密度有待提高，而電極材料是超級電容器的重要組成部分，對超級電容器的電化學性能具有很大的影響。

目前的超級電容器電極材料主要有碳電極材料、過渡金屬氧化物電極材料、過渡金屬硫化物電極材料、導電聚合物電極材料，其中NiCo₂S₄相比于CoS2、NiS等硫化物，其具有多種價態，可以發生豐富的氧化還原反應，提供更高的贗電容，理論比電容很高，因而是一類高效的超級電容器電極材料，而改善NiCo₂S₄電極材料的導電性和比表面積，有利于促進電子的傳輸，以及電化學活性中心的形成，從而可以進一步提高NiCo₂S₄電極材料的比電容。

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種分級結構的多孔碳-NiCo2S4-石墨烯的超級電容器電極活性材料，解決了NiCo₂S₄電極材料的導電性較差，實際比電容不高的問題。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種分級結構的多孔碳-NiCo₂S₄-石墨烯的超級電容器電極活性材料，制備方法包括以下步驟：

(1)向反應瓶中加入蒸餾水加入和氧化石墨烯，置于超聲分散裝置，超聲分散均勻后將溶液倒入反應釜中，在180-200℃下反應6-12h，過濾溶劑，蒸餾水洗滌、干燥，得到石墨烯水凝膠。

(2)向反應瓶中加入蒸餾水、石墨烯水凝膠、分散劑聚乙烯醇、海藻酸鈉和殼聚糖，超聲分散均勻后，在0-5℃下勻速攪拌5-10h，過濾溶劑、透析除雜，然后在-20至-5℃下冷凍處理10-20h，再通過冷凍干燥除去溶劑，制備得到海藻酸鈉-殼聚糖-石墨烯復合水凝膠。

(3)向反應瓶中加入蒸餾水溶劑和海藻酸鈉-殼聚糖-石墨烯復合水凝膠，超聲分散均勻后加入硝酸鎳和硝酸鈷，勻速攪拌12-24h，將溶液真空干燥除去蒸餾水，再加入乙二醇溶劑、檸檬酸和硫代乙酰胺，攪拌均勻后置于微波反應裝置中進行微波反應，將溶液過濾溶劑，使用蒸餾水和乙醇洗滌并干燥，制備得到花瓣狀NiCo₂S₄負載復合水凝膠。