[發(fā)明專利]一種WTe2 在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010816586.4 | 申請日： | 2020-08-14 |
| 公開（公告）號： | CN112018353A | 公開（公告）日： | 2020-12-01 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張業(yè)龍;徐曉丹;周健文;孫宏陽;林志揚;彭章泉 | 申請（專利權(quán)）人： | 五邑大學 |
| 主分類號： | H01M4/36 | 分類號： | H01M4/36;H01M4/58;H01M4/136;H01M10/054;B82Y40/00 |
| 代理公司： | 廣州嘉權(quán)專利商標事務(wù)所有限公司 44205 | 代理人： | 黃琳娟 |
| 地址： | 529000 廣*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 wte base sub | ||
本發(fā)明公開了一種WTe2/MXene復(fù)合材料及其制備方法，包括以下步驟：(1)將MXene材料與還原劑加入到分散劑中，配制成濃度為1?10mg/ml的分散液，攪拌5?10小時；(2)將鎢源與碲源按照摩爾比為1：2～3的比例加入上述分散液中，攪拌6?18小時，得到混合液；(3)將步驟(2)所得混合液加熱至100?220℃，保溫8?20h，冷卻，得到懸濁液；(4)將步驟(3)所得的懸濁液離心，洗滌，干燥，得到WTe2/MXene復(fù)合材料。本發(fā)明制備的WTe2/MXene復(fù)合材料具有優(yōu)異的倍率性能，良好的循環(huán)穩(wěn)定性以及較高的可逆比容量和庫侖效率，且所述復(fù)合材料生產(chǎn)成本低廉、資源豐富、制備方法簡單，對于鉀離子電池大規(guī)模生產(chǎn)與應(yīng)用具有重要的研究意義。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于鉀離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種WTe2/MXene復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)
21世紀以來，隨著現(xiàn)代社會的快速發(fā)展，由于化石能源的耗竭及其不可再生性，環(huán)境污染和能源危機日益嚴峻，可再生能源的有效利用對于社會的可持續(xù)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義。因此，需要具有優(yōu)異的存儲能力以及快速的反應(yīng)動力學的儲能材料來改善能源危機。目前，鋰離子電池的廣泛使用使其在能源存儲方面占據(jù)主導(dǎo)地位，然而，鋰資源因其資源分布不均，成本較高等缺點，已經(jīng)不能完全滿足當今社會對能源存儲的需求。為此，研究新型的二次堿金屬電池已成為新能源技術(shù)領(lǐng)域重要的課題之一。
與鋰金屬元素處于同主族的鉀金屬元素在化學性質(zhì)上與鋰金屬相似，且儲量豐富(鉀元素在地殼中豐度約2.47％，海水中含量約0.38g/kg)，同時，鉀具有較低的標準氧化還原電位、更弱的溶劑作用力、更寬的電壓窗口、更小的電負性等特點，使得鉀離子電池具有良好的動力學性能，成為新一代儲能系統(tǒng)的研究熱點。但是，鉀離子較大的半徑和較高的質(zhì)量導(dǎo)致在充放電循環(huán)過程中電極材料產(chǎn)生嚴重的體積膨脹，對電極材料結(jié)構(gòu)造成嚴重破壞，從而導(dǎo)致電池的比容量快速衰減，表現(xiàn)出較差的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。
目前，用于鉀離子二次電池的負極材料主要有碳材料、金屬、金屬氧化物以及有機材料，這些材料存在諸多缺陷：具有電鍍鉀的安全隱患、由于鉀離子半徑太大使電極材料循環(huán)過程中體積膨脹及粉化導(dǎo)致容量不可逆的損失、倍率性能以及循環(huán)穩(wěn)定性較差、充放電庫侖效率較低。這些缺陷將嚴重制約這些負極材料在鉀離子二次電池中的實際應(yīng)用，從而制約著鉀離子二次電池的發(fā)展與應(yīng)用。因此，研究一種具有優(yōu)異的倍率性能、較長的循環(huán)使用壽命、較高的庫侖效率、高安全性且高穩(wěn)定性的負極材料成為目前鉀離子電池研發(fā)的焦點問題。
WTe2作為一種過渡二維過渡金屬硫化合物，具有較高的可逆比容量，然而，單純的過渡金屬化合物在鉀離子重復(fù)脫嵌過程中產(chǎn)生巨大的體積膨脹，造成電極材料粉碎與脫落，易團聚，從而導(dǎo)致較差的電化學性能；MXene作為一種新型的二維過渡金屬碳/氮化物或碳氮化物，具有較高的比表面積和高導(dǎo)電性，有利于離子電子傳輸，但是其層間距較小，并且表面官能團具有一定的吸附性，因此單獨使用并不能取得理想的離子快速遷移效果。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種WTe2/MXene復(fù)合材料。本發(fā)明的另一目的在于提供所述WTe2/MXene復(fù)合材料的制備方法。進一步的，本發(fā)明提供一種WTe2/MXene復(fù)合材料的應(yīng)用，將所述WTe2/MXene復(fù)合材料應(yīng)用于鉀離子電池負極，并組裝成紐扣電池，測試所述WTe2/MXene電極材料的儲鉀性能。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種WTe2/MXene復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
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