[发明专利]一种钴镍氧化物/石墨片复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于超级电容器的钴镍氧化物/石墨片（Co_1.29Ni_1.71O₄/GNF）复合材料及其制备方法和应用，具体步骤为：尿素、CoCl₂·6H₂O以及NiCl₂·6H₂O作为合成原料，通过一步水热法在石墨纳米片(GNF)的表面生长钴镍氧化物前驱体，然后经过煅烧形成Co_1.29Ni_1.71O₄/GNF复合材料。本发明所述的制备方法选用GNF为原料，使得制备的Co_1.29Ni_1.71O₄/GNF复合材料具有较大的比表面积，良好的导电性，以其作为电极材料，极大的提高了超级电容器的比容量、倍率性能和电化学稳定性。在超级电容器三电极体系测试中，本发明制备的材料在1A g^‑1电流密度下表现出1135.6 F g^‑1的高比容量，表现出良好的电化学性能，并且制备方法具有简单，成本低等优点。

技术领域

本发明涉及材料工程领域，涉及一种钴镍氧化物/石墨片（Co_1.29Ni_1.71O₄/GNF）复合材料及其制备方法；本发明同时还涉及该Co_1.29Ni_1.71O₄/GNF复合材料作为超级电容器电极的应用。

背景技术

社会的发展一直依靠着化石能源（煤、石油、天然气）的使用。但是，化石能源属于不可再生资源，随着大量的使用，其储量急剧减少。而且在化石燃料使用过程中，会产生大量的二氧化碳，对环境造成巨大的威胁。随着社会的发展以及人们对于环境问题的日益关注，清洁能源的发展势在必行。由于能源使用量巨大且利用率低，能源的储存就尤为重要。因此，燃料电池、二次电池以及超级电容器等也逐渐进入人们的视线。

超级电容器是一种新型的介于传统电容器以及充电电池之间的储能元件。一方面，它有着充电电池储能的特性，另一方面又具备着快速充放电的性能。同时，超级电容器有着难以超越的循环性能，可以反复充放电十万次以上。依据储能机理。超级电容器可以分为双电层电容器和法拉第准电容器两大类。相比于双电层电容，法拉第赝电容的比容量能提高10到100倍，但其稳定性相对稍差，复合材料的引入不仅能实现材料性能的提升和电容制备成本的合理控制，而且能发挥两者的优势，应用前景十分广泛。石墨纳米片拥有者较大的比表面积，同时纳米级的尺寸也有利于复合材料的均匀分散。因此将赝电容材料附着在石墨纳米片表面形成的复合材料是改善电极电容的有效方法。

发明内容

针对现有电容制备技术中的问题，本发明拟将赝电容材料钴镍氧化物/石墨片（Co_1.29Ni_1.71O₄/GNF）附着在石墨纳米片表面以形成Co_1.29Ni_1.71O₄/GNF复合材料。

本发明的另一个目的是提供该Co_1.29Ni_1.71O₄/GNF复合材料作为超级电容器电极的应用。

为实现发明目的，本发明采用技术方案如下：

本发明提供了一种Co_1.29Ni_1.71O₄/GNF复合材料及其制备方法和应用，该方法是通过水热-煅烧法在石墨纳米片表面包覆生长Co_1.29Ni_1.71O₄，形成Co_1.29Ni_1.71O₄/GNF复合材料，并将其作为超级电容器的电极材料，应用于超级电容器中，具体步骤如下：