[发明专利]一种氢氧化钴/石墨烯柔性电极材料的制备方法及其应用

说明书

一种氢氧化钴/石墨烯柔性电极材料的制备方法及其应用，本发明涉及一种柔性电极材料的制备方法及其应用，本发明是要解决现有方法制备的导电膜材料比电容量低和力学性能差的问题。方法为：制备细菌纤维素浆料；制备氢氧化钴/石墨烯复合材料，将细菌纤维素浆料真空抽滤成膜，然后加入氢氧化钴/石墨烯复合材料分散液继续抽滤干燥，制成氢氧化钴/石墨烯柔性电极材料，应用于超级电容器。本发明电极活性材料比电容量高、柔性电极力学性能优良，制备成超级电容器具有很好的电容性。本发明属于纳米材料技术领域。

技术领域

本发明涉及一种氢氧化钴/石墨烯柔性电极材料的制备方法及其应用。

背景技术

超级电容器结合了电池与传统电介质电容器的优势，其能量密度和功率密度填补了电池和传统电介质电容器之间的空白。

超级电容器按机理可分为电化学双电层电容器和赝电容电容器。其中通过增加电极材料的表面积和减少双电层的厚度，可以提高电容器的比容量。石墨烯材料化学稳定、导电率高，理论比表面积高。相对于双电层电容器，赝电容器能够通过法拉第反应，提供更高的电容值。过渡族金属氧化物或氢氧化物能够产生很好的赝电容，提供更高的电容容量。有相对较优的倍率性能和循环稳定性。氢氧化钴具有层状结构和较大的层间距，拥有高的理论比容量，高的比表面积和快速的离子插入\脱出率,成为一种优秀的电极材料。但往往制备出来的材料比容量很低。

随着柔性、可弯曲电子器件的发展，开发具有弯折稳定性的柔性电极材料已成为目前储能领域研究的重要方向。相对于金属氧化物及其氢氧化物，早期的电极制备过程中，往往需要添加粘结剂，阻碍部分电解液与活性物质的接触，增加了电极的内阻，增加了离子与电子的快速转移。

发明内容

本发明是要解决现有方法制备的导电膜材料比电容量低以及循环性能和力学性能差的问题，提供一种氢氧化钴/石墨烯柔性电极材料的制备方法及其应用。

本发明一种氢氧化钴/石墨烯柔性电极材料的制备方法，按以下步骤进行：

一、将细菌纤维素浸泡在去离子水中超声洗涤除酸，然后均匀分散在去离子水中，再转移到匀浆机中高速搅拌，得到基底用细菌纤维素浆料；

二、将氧化石墨烯，分散于蒸馏水中，得到氧化石墨烯分散液；将钴盐溶于蒸馏水中，再加入到氧化石墨烯分散液中，超声分散均匀，然后加入氨水，混合均匀后转移到反应釜中，加热，得到氢氧化钴石墨烯复合材料；

三、将细菌纤维素浆料真空抽滤成膜，然后加入氢氧化钴石墨烯复合材料继续抽滤成膜，再置于真空干燥箱中进行干燥，制成氢氧化钴/石墨烯柔性电极材料；

其中氢氧化钴/石墨烯柔性电极材料中氢氧化钴与真空抽滤后细菌纤维素的质量比为(0.1～6)：1；步骤二中氧化石墨烯与钴盐的比例为1mg:(0.001mmol～0.3mmol)；氧化石墨烯与氨水的质量体积比为1mg：(0.001～0.1)mL；其中所述的氨水为25wt％的氨水。

本发明的有益效果：

(1)细菌纤维素资源丰富、环境友好，具有超精细网状结构及非常好的力学性能。大量研究已经表明细菌纤维素与石墨烯等碳材料具有非常好的结合力。利用其特点，负载氢氧化钴石墨烯复合材料，使材料发挥了协同作用，保留了柔性材料的优异的力学性能及氢氧化钴高的比电容。同时细菌纤维素含有大量的羟基，在水性超级电容器的应用中，具有良好的亲水性，减少了阻抗。细菌纤维素资源丰富、成本低廉，氢氧化钴比电容高，石墨烯具有优异的导电性同时也提高了良好的双电层电容。利用材料的协同作用，制备了高比电容及力学性能的柔性材料，比电容可达到847F/g，应用于超级电容器；

(2)制备工艺简单，原材料价格低廉；

(3)直接用做超级电容器电极具有很好的电容性。

附图说明