[发明专利]一种锌钴镍氧化物/石墨烯/ANF复合薄膜电极及其制备方法和电容器

说明书

本发明公开了一种锌钴镍氧化物/石墨烯/ANF复合薄膜电极的及其制备方法和电容器，首先制备氧化石墨烯分散液；将锌盐、钴盐、CTAB及NH4F溶解在水中，搅拌，得到均匀混合溶液；氧化石墨烯分散液与均匀混合溶液混合，搅拌，水热反应后，得到反应产物；抽离分离，洗涤，干燥，得到锌钴镍氧化物/rGO，溶于DMSO，得到锌钴镍氧化物/rGO溶液；将锌钴镍氧化物/rGO溶液、炭黑及ANF溶液混合，搅拌，采用真空抽滤，进行层层组装，得到所述的锌钴镍氧化物/石墨烯/ANF复合薄膜电极；本发明选用锌钴镍氧化物作为储能材料，rGO作为导电材料和载体，将炭黑作为导电剂，提供电子传输的网络结构，将ANF作为黏结剂和自支撑的三维骨架网络结构，制备得到高储能、高强度的自支撑薄膜电极。

技术领域

本发明属于电化学储能技术领域，特别涉及一种锌钴镍氧化物/石墨烯/ANF复合薄膜电极及其制备方法和电容器。

背景技术

近年来，随着石油、煤炭等不可再生能源的日益减少，人们对绿色可再生的能源的开发利用更加关注，而能源的储存、转移和释放占据必不可少的地位；其中，超级电容器作为一种新型的电化学储能装置，它具有比锂离子电池更高的功率密度和更长的循环寿命的特点，同时其能量密度远远高于普通电容器。

超级电容器性能的优劣主要由电极材料决定，按照电极储能的机理区分，其类型可分为两类，即双层电容器和赝电容器；其中，赝电容器具有更优异的电化学性能，其组成材料主要为过渡金属氧化物；过渡金属氧化物作为一种半导体，其导电性较差；通常采用炭黑作为导电剂，提供电子传输的网络结构；采用偏氟乙烯作为粘结剂，对电极的活性材料进行黏结，但形成的电极材料力学性能极差，需涂敷在导电集流体上，不能直接作为赝电容器的电极使用，因此限制了超级电容器在柔性器件中的应用。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种锌钴镍氧化物/石墨烯/ANF复合薄膜电极及其制备方法和电容器，以解决现有技术中的电极材料力学性能差，无法直接作为赝电容器的电极使用的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种锌钴镍氧化物/石墨烯/ANF复合薄膜电极的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、制备氧化石墨烯分散液；

将锌盐、镍盐、钴盐、CTAB及NH4F溶解在水中，搅拌，得到均匀混合溶液；

步骤2、将氧化石墨烯分散液与均匀混合溶液混合，搅拌，得到均匀混合体系一，并进行水热反应，得到反应产物；

步骤3、对反应产物进行抽离分离，洗涤，干燥后，得到锌钴镍氧化物/rGO；

步骤4、将锌钴镍氧化物/rGO溶于DMSO，超声分散，至无固体颗粒，得到锌钴镍氧化物/rGO溶液；

步骤5、将锌钴镍氧化物/rGO溶液、炭黑及ANF溶液混合，搅拌，得到均匀混合体系二；

步骤6、将均匀混合体系二采用真空抽滤方式，进行层层组装，得到所述的锌钴镍氧化物/石墨烯/ANF复合薄膜电极。

进一步的，步骤1中，制备氧化石墨烯分散液时，具体为：将氧化石墨烯加入到水中，超声分散，至无固体颗粒，且均匀的淡黑色溶液，均匀淡黑色溶液即为所述氧化石墨烯分散液；其中氧化石墨烯分散液的浓度为0.1-0.3g/L。

进一步的，步骤1中，锌盐、镍盐、钴盐、CTAB、NH₄F及水按照摩尔比为(0.2-0.8):(0.2-0.8):2:(0.5-1):(4-5)：(50-60)，其中，按摩尔比计，锌盐与镍盐之和：钴盐＝1:2。

进一步的，步骤2中，水热反应采用100-140℃条件下，反应1-12h。

进一步的，步骤3中，洗涤过程，首先采用去离子水洗涤2-4次，再使用无水乙醇洗涤2-4次；