[发明专利]用于超级电容器负极的多片层堆叠结构钴材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种用于超级电容器负极的多片层堆叠结构钴材料及制备方法，属于纳米复合材料制备领域，解决现有制备方法造成片层之间的连通状态以及稳定性差、空隙间距小的问题。本发明采用的技术方案如下：一种用于超级电容器负极的多片层堆叠结构钴材料的制备方法，将石墨烯、Co(NO3)2、尿素、NH4F粉末、十六烷基三甲基溴化铵和乙醇加入水中混合均匀后进行高温反应，得到第一次沉淀物；将第一次沉淀物依次洗涤、干燥后得到石墨烯与钴复合材料的固体；将石墨烯与钴复合材料的固体加入到离子水中混合后，加至氯离子溶液反应，得到第二次沉淀物；将第二次沉淀物依次洗涤、干燥后得到多片层堆叠结构钴材料。本发明用于制备超级电容器负极材料。

技术领域

一种用于超级电容器负极的多片层堆叠结构钴材料的制备方法，用于制备超级电容器负极材料，属于纳米复合材料制备领域。

背景技术

随着全球范围类的燃油车以及化石燃料的不断使用，由此带来的环境问题日益凸显，而禁售燃油车的消息也在不断的进入人们的视野。目前，已经提出明确禁售燃油车时间表的国家包括挪威、荷兰、德国、英国、法国以及印度，中国工信部于2017年9月9日举行的泰达论坛上提出，中国也正在积极制定禁售燃油车时间表，这一举措表明，寻找清洁能源的需求刻不容缓，超级电容器作为一种新型的绿色储能器件，是传统内燃机的比较优越的替代品。

超级电容器分为双电层超级电容器以及赝电容超级电容器，后来人们将这二者结合起来形成了混合型超级电容器。电极材料的性能决定了超级电容器的储存电荷的能力，对于双电层超级电容器而言，主要利用碳材料的高比表面积来吸附电荷从而完成电荷的存储，而赝电容超级电容器则主要利用过渡金属氧化物的氧化还原反应来进行电荷的存储

在2004年，石墨烯被发现以来，其各种优异的性能被陆续证明，人们将其应用于科研与生活的各个方面中，在超级电容器这一领域也不例外。石墨烯与无机物形成的复合材料在赝电容超级电容器中用途广泛，石墨烯超高的比表面积，良好的导电性能，独特的片层结构都为超级电容器带来了新的突破。

石墨烯与钴材料的复合，是目前研究的较多的提升钴材料性能与改善形貌的一种方案，如中国专利(CN 103093974 B)用化学气相沉积的方法在基底上生长石墨烯，再电沉积氢氧化钴，形成了石墨烯与钴的复合材料，该复合材料整体呈薄膜状。不足之处为：实验方法复杂、不易操作，另一方面，制备出的多片层堆叠结构的材料形貌，不仅不利于电解液中离子的输运，而且不能够很好的缓解材料在电化学相关测试时因膨胀导致的材料脱附。溶剂热法制备石墨烯与钴的复合材料，是目前比较流行且行之有效的方法，如中国专利(CN104064372 B)对含有钠盐的钴氨配合物进行水热处理，制备了类石墨烯氢氧化钴纳米薄膜，用于超级电容器电极材料，该发明合成了一种薄膜结构的氢氧化钴材料，并且与同样是薄膜结构的石墨烯复合，在厚度上做到了量级极小的程度，对于超电对比表面积的要求，可以比较好的实现其电化学性能，不足之处为：片层之间的连通状态以及稳定性差、空隙间距小的问题。

发明内容

本发明的目的在于：解决现有多片层堆叠结构钴材料的制备方法，复杂、不易操作；制备出的多片层堆叠结构的材料形貌，不仅不利于电解液中离子的输运，而且不能够很好的缓解材料在电化学相关测试时因膨胀导致的材料脱附的问题；以及造成片层之间的连通状态以及稳定性差、空隙间距小的问题。本发明提供了一种用于超级电容器负极的多片层堆叠结构钴材料及制备方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于超级电容器负极的多片层堆叠结构钴材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、将石墨烯、Co(NO3)2、尿素、NH4F粉末、十六烷基三甲基溴化铵和乙醇加入水中混合均匀后进行高温反应，得到第一次沉淀物；

步骤2、将第一次沉淀物依次洗涤、干燥后得到石墨烯与钴复合材料的固体；

步骤3、将石墨烯与钴复合材料的固体加入到离子水中混合后，加至氯离子溶液反应，得到第二次沉淀物；