[发明专利]一种中空石墨烯纤维复合电极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种中空石墨烯纤维复合电极材料，其特征是：在中空石墨烯纤维表面生长电化学活性材料。

2.一种制备权利要求1所述中空石墨烯纤维复合电极材料的方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1、将氧化石墨烯分散液作为湿法纺丝的纺丝液；将过渡金属盐搅拌溶解在溶剂中，得到溶液A；将六次甲基四胺搅拌溶解在溶剂中，得到溶液B；将A、B两种溶液混合在一起，在剧烈搅拌后获得含有过渡金属盐的混合溶液，作为湿法纺丝的凝固浴；

步骤2、将纺丝液和凝固浴利用湿法纺丝和水热工艺合成中空石墨烯纤维复合电极材料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是，还包括：步骤3，将步骤2所得的中空石墨烯纤维复合电极材料热还原。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征是：在步骤1中，所述的氧化石墨烯溶液的质量浓度为2 mg mL^-1~20 mg mL^-1，所述氧化石墨烯分散液的溶剂为去离子水、无水乙醇、丙醇和甲醇中的一种或者几种。

5.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征是：在步骤1中，所述过渡金属盐为过渡金属硝酸盐、过渡金属氯酸盐或过渡金属硫酸盐中的一种或者几种；所述的过渡金属盐溶剂为去离子水、无水乙醇、丙醇或甲醇中的一种或者几种；所述过渡金属盐溶液的质量浓度为0.1 mg mL^-1~50 mg mL^-1。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征是：所述过渡金属硝酸盐为六水合硝酸钴和六水合硝酸镍；所述的过渡金属盐溶剂为无水乙醇；六次甲基四胺的溶剂为去离子水。

7.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征是：在步骤2中，所述湿法纺丝是将氧化石墨烯分散液吸入注射器，然后将注射器针头插入凝固浴液面以下，控制注射泵的推进速率使注射器连续不断地在过渡金属盐的凝固浴中注射氧化石墨烯分散液，同时将凝固浴旋转起来，在凝固浴中获得连续的氧化石墨烯纤维；

所述的水热工艺是将湿法纺丝得到的氧化石墨烯纤在凝固浴中静置过夜，然后全部转移到反应釜中，并在预设温度条件下水热反应至少30 min，获得中空石墨烯纤维复合电极材料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征是，步骤3中，所述热还原包括：1）用去离子水清洗水热反应得到的中空石墨烯纤维复合电极材料和随后进行的冷冻干燥处理；2）、过热还原温度为300~1000 ^oC ；所述过热还原时间至少为30 min。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征是：所述湿法纺丝是将一定浓度的氧化石墨烯分散液吸入注射器，然后将注射器针头插入凝固浴液面以下，以0.15 mL min^-1的注射速度连续不断地在钴-镍双金属硝酸盐凝固浴中注射氧化石墨烯分散液，同时将凝固浴旋转起来，旋转转速为20 rpm，控制注射泵的推进速率使注射器连续不断地在钴镍硝酸盐溶液凝固浴中注射氧化石墨烯分散液，在凝固浴中获得连续的氧化石墨烯纤维；

所述的水热法是将湿法纺丝得到的氧化石墨烯纤维与钴镍硝酸盐溶液在凝固浴中静置过夜，然后全部转移到反应釜中，并在95 ^oC温度条件下水热反应240 min。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征是，步骤3中，所述热还原包括：

1）用去离子水清洗水热反应得到的钴镍氧化物与中空石墨烯纤维复合正极材料，随后进行的冷冻干燥处理；2）、碳化温度为300 ^oC ；所述碳化时间为60 min。