[發(fā)明專利]一種基于二硒化釩正極的可充電鎂電池的制備方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201910060561.3 | 申請(qǐng)日： | 2019-01-22 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN109802118A | 公開(kāi)（公告）日： | 2019-05-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 金鐘;薛曉蘭;王艷榮;陳仁鵬 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 南京大學(xué);南京清輝新能源有限公司;宿州金碳新材料科技有限公司;海安墨星新材料科技有限公司 |
| 主分類號(hào)： | H01M4/36 | 分類號(hào)： | H01M4/36;H01M4/58;H01M4/60;H01M10/054 |
| 代理公司： | 北京卓唐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11541 | 代理人： | 唐海力;李志剛 |
| 地址： | 210023 江蘇*** | 國(guó)省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 正極 可充電 鎂電池 硒化釩 制備 負(fù)極 層間距 納米片 甲基吡咯烷酮 聚偏四氟乙烯 一步溶劑熱法 玻璃纖維膜 攪拌成漿狀 有機(jī)胺分子 成小圓片 正極材料 電極片 電解液 分子層 鎂離子 乙炔黑 增大的 鎂箔 碳紙 打磨 組裝 電池 傳輸 | ||
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于二硒化釩正極的可充電鎂電池的制備方法，包括如下步驟：(1)將層間距擴(kuò)大的VSe2納米片、乙炔黑和聚偏四氟乙烯加入N?甲基吡咯烷酮中攪拌成漿狀，涂在碳紙上制成電極片，并于50～80℃真空干燥18～25小時(shí)，然后切成小圓片，得到正極；(2)將鎂箔用打磨至光亮，然后切成小片，得到負(fù)極；(3)將制得的正極和負(fù)極與玻璃纖維膜和電解液組裝成電池。本發(fā)明所提供的基于可充電鎂電池正極材料二硒化釩的制備方法簡(jiǎn)單，通過(guò)一步溶劑熱法向VSe2分子層間原位插入有機(jī)胺分子，得到層間距增大的VSe2納米片，利于鎂離子的傳輸。
技術(shù)領(lǐng)域
本申請(qǐng)涉及電化學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于二硒化釩正極的可充電鎂電池的制備方法。
背景技術(shù)
在能源即將枯竭和環(huán)境污染日益加劇的今天，世界各國(guó)都在大力利用能源，節(jié)約有限的能源。近年來(lái)，許多研究者們致力于探索開(kāi)發(fā)新型能源存儲(chǔ)器件來(lái)解決能源高效利用問(wèn)題。鋰離子電池由于具有能量密度高，功率密度大，循環(huán)壽命長(zhǎng)以及無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種便攜電子設(shè)備、電動(dòng)汽車及智能電網(wǎng)的峰值儲(chǔ)電等。
然而，鋰元素在自然界中的含量非常少導(dǎo)致鋰離子電池成本高，同時(shí)鋰離子電池中容易形成尖銳的鋰枝晶，鋰枝晶會(huì)刺破隔膜，使電池短路，造成安全問(wèn)題。這些問(wèn)題使得鋰離子電池的大規(guī)模應(yīng)用受到限制。
近來(lái)，可充電鎂電池受到了研究者們極大的研究興趣。與鋰離子電池相比，鎂電池具有諸多優(yōu)勢(shì)：鎂在自然界中的儲(chǔ)量非常豐富，而且對(duì)環(huán)境無(wú)害；鎂具有較低的還原電勢(shì)(-2.37V vs.RHE)；鎂電池的理論體積比容量高達(dá)3383mAh cm-3,是鋰離子電池的近兩倍；鎂離子迀移攜帶兩個(gè)電荷，使得鎂電池具有更大的能量密度；鎂離子不易形成枝晶，安全性較高。因此，鎂電池在大規(guī)模電化學(xué)儲(chǔ)能裝置中具有很大的潛力。
但是，目前鎂電池的發(fā)展主要受到兩方面的障礙，一是缺乏具有較高的陽(yáng)極穩(wěn)定性且與正負(fù)極兼容的電解液；二是由于半徑較小的二價(jià)鎂離子具有較強(qiáng)的極化作用，容易與正極材料的晶格陰離子發(fā)生庫(kù)倫作用，導(dǎo)致鎂離子很難在正極材料中嵌入/脫出，因此，尋找高容量，長(zhǎng)循環(huán)的正極材料顯得非常重要。
2000年，Aubach等人首次成功組裝鎂電池，所用的正極材料是具有Chevrel相的Mo6S8。所用的電解液是0.25M Mg(AlCl2BuEt)2四氫呋喃溶液。隨后，各種材料都被用于鎂電池正極進(jìn)行研究，包括過(guò)渡金屬硫化物，過(guò)渡金屬氧化物，聚陰離子材料，有機(jī)聚合物等。但是大多數(shù)鎂電池正極材料都面臨著工作電壓較低，放電容量低，倍率性能差和循環(huán)穩(wěn)定性較差的問(wèn)題。因此，設(shè)計(jì)性能優(yōu)異的正極材料對(duì)鎂電池的發(fā)展應(yīng)用非常重要。
發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)中，并沒(méi)有將二硒化釩用于鎂電池體系的研究報(bào)道。因此，本發(fā)明創(chuàng)造性地提供了一種基于二硒化釩正極的高容量長(zhǎng)循環(huán)的可充電鎂電池。
由于二價(jià)鎂離子具有比鋰離子和鈉離子更強(qiáng)的極化作用，我們將層間距較大的VSe2用于可充電鎂電池，由于二價(jià)鎂離子與VSe2晶格陰離子的靜電相互作用較弱，利于鎂離子的嵌入/脫出，因此表現(xiàn)出優(yōu)異的電池性能。
所述的可充電鎂電池的制備方法，包括如下步驟：
(1)將層間距擴(kuò)大的VSe2納米片、乙炔黑和聚偏四氟乙烯加入N-甲基吡咯烷酮中攪拌成漿狀，涂在碳紙上制成電極片，并于50～80℃真空干燥18～25小時(shí)，然后切成小圓片，得到正極；
(2)將鎂箔用打磨至光亮，然后切成小片，得到負(fù)極；
(3)將制得的正極和負(fù)極與玻璃纖維膜和電解液組裝成電池。
進(jìn)一步的，上述方法的步驟1中，優(yōu)選60℃真空干燥24小時(shí)。
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