[发明专利]一种氢氧化镍/还原氧化石墨烯电极材料制备方法

说明书

本发明涉及氢氧化镍/还原氧化石墨烯超级电容器电极材料的制备方法。该方法包括还原氧化石墨烯的制备，氢氧化镍的制备，氢氧化镍/还原氧化石墨烯的制备，电极的制备，超级电容器的组装。与现有的技术相比，本发明具有简易操作，成本低廉的优点；纳米氢氧化镍/还原氧化石墨烯复合材料提高的电化学反应活性和快速活化能力，由于其比表面积大，有利于活性物质与电解质溶液的接触和质子在晶格间的扩散，能够有助于电极材料与电解液的充分接触，提高电极材料的利用率；纳米氢氧化镍/还原氧化石墨烯复合材料有高的电化学反应活性，电低离子扩散厚度，能够提高大倍率充放电时电极材料的利用率，提高倍率特性化学反应极化小；纳米氢氧化镍/还原氧化石墨烯复合材料在充放电时，可提高电极充电效率和放电电位，使活性物质得到充分利用；纳米氢氧化镍/还原氧化石墨烯复合材料是三维空间结构，防团聚能力强，可以保持电极材料电活性点的稳定性，实现高循环寿命。

技术领域:本发明涉及电容器领域，具体的，涉及一种超级电容器电极材料及其制备方法。

背景技术:随着经济的发展，人们对绿色能源和生态环境越来越关注，新兴能源的高效存储成为能源领域亟待解决的问题，严重制约着新能源的应用。近几年来，各种电动车、混合电动车、可移动电子设备的快速发展迫切需求兼具高比能量和高比功率的可移动电源。为此，超级电容器作为一种新型的储能器件，能够提供脉冲电流及电池类似的能量存储，比各种电池具有更高的功率密度、循环寿命和可靠性并且更加绿色环保，受到人们高度地重视。

超级电容器的性能主要由电极材料决定，因此开发优异性能的电极材料是实现高比功率和高比能量超级电容器的关键。目前研究的各类电极材料中，赝电容电极材料利用表面高度可逆的化学吸-脱附或发生氧化还原反应产生远高于双电层电极材料的比容量，有望突破现如今超级电容器电化学性能的瓶颈，实现兼具高比能量和高比功率特性的能量存储。其中电极材料主要有氧化钌、二氧化锰、氧化镍、四氧化三钴、氢氧化镍等，其中氢氧化镍具有理论比电容高、氧化还原反应明确，成本低廉等优点，是一种极具潜力的超级电容器的电极材料。然而，纳米级的氢氧化镍颗粒同样容易发生团聚，稳定性不好，限制了它作为超级电容器电极材料的应用。将石墨烯与氢氧化镍制备成复合物，可以同时抑制石墨烯和氢氧化镍的团聚，有效提高氢氧化镍的化学稳定性，并集合了电化学双层电容和准法拉第电容的优点，受到了极大的关注。作为一种在碱性电解液中很有希望的超级电容器电极材料，氢氧化镍由于相变通常表现出一对明显分开的法拉第氧化还原峰，所以它在过去几十年里被广泛地报道为一种超级电容器的赝电容材料。近来研究表明氢氧化镍在碱性介质中能表现出电池类型行为，因而可以认为是一种电池型材料。然而，氢氧化镍通常具有不可逆的相变，大的体积变化和低的电子电导率，导致耐久性差和有限的倍率等缺点，严重限制了它在杂化超级电容器方面的应用。

许多工作一直在致力于解决上述问题。为了提高氢氧化镍电极的电子导电性，已报道了引入电子导电的第二相或者直接在导电基底上生长氢氧化镍的方法。为了进一步提高氢氧化镍电极的电化学性能，研究者们还开发了材料结构纳米化以及原子替代或掺杂等方法。相比于结构纳米化或者石墨烯复合法，原子替换或者掺杂是目前提高氢氧化镍电极最有效的方法，但是具体的性能提高机制仍然不清楚。相应地，对杂化超级电容器的氢氧化镍电极的合理设计或优化仍然缺乏科学依据。此外，将上述几种方法结合起来预计会使氢氧化镍电极的电化学性能有更大的提高，但是如何实现这种改进仍然是一个挑战。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明实施例提供一种超级电容器电极材料制备方法，通过提高石墨烯的分散性和导电性，使得电极能够提供较高的导电面积，有效提高材料的利用率以及超级电容器的性能。

一方面，本发明实施例提供了一种超级电容器电极材料制备方法，所述超级电容器电极材料制备方法包括：一种超级电容器电极材料制备方法，其特征在于，所述超级电容器电极材料制备方法包括：

(1)还原氧化石墨烯的制备：通过Hummers法制备氧化石墨烯，再通过热处理将氧化石墨烯还原，生成还原氧化石墨烯rGO；