[发明专利]具有层状夹心结构的纳米电极材料及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及一种锂离子电池和超级电容器等储能器件的具有层状夹心结构的纳米电极材料及其制备方法，利用多步水热法制备出“类三明治结构”的镍钴氧/石墨烯/氧化镍层状复合材料。首先将泡沫镍通过水热处理在其表面生长一层氧化镍；然后将其浸泡在氧化石墨烯溶液中，通过水热法在NiO表面包覆一层石墨烯；再将其与尿素、硝酸钴和硝酸镍充分混合；最后，通过水热处理得到NiCo2O4/Graphene/NiO层状复合电极材料。该方法具有操作简单、环保、原料来源广泛、生产成本低廉等优点，适合大规模生产。将这种材料用于锂离子电池和超级电容器等储能器件的电极材料，其比电容可达到2644 mF/cm2(1 mA/cm2)，显示出了优异的储能特性，在锂离子电池和超级电容器等新能源领域有巨大的应用前景。

主权项

一种制备具有层状夹心结构的纳米电极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将泡沫镍置于去离子水中，在200℃下水热反应12‑48小时，自然冷却至室温后取出固体，清洗，烘干；(2)将步骤(1)得到的产物置于1‑30mg/mL的氧化石墨烯水溶液中，在200℃下反应12‑48小时，自然冷却至室温后取出固体，清洗，烘干；(3)将步骤(2)得到的产物置于尿素、Ni(NO3)2和Co(NO3)2三者的混合水溶液中，所述的混合水溶液中Ni(NO3)2和Co(NO3)2的摩尔浓度比为1:2；在100‑200℃下反应2‑24小时，自然冷却至室温后取出固体，清洗，烘干；(4)将步骤(3)得到的产物在300‑450℃管式炉中热处理1‑10小时，即得到具有层状夹心结构的纳米电极材料；所述的具有层状夹心结构的纳米电极材料，其内层为氧化镍纳米片，氧化镍纳米片外包覆一层石墨烯，石墨烯外包覆一层钴酸镍纳米针。