[发明专利]硒化锌作为铝离子电池正极材料的应用

说明书

本发明涉及硒化锌作为铝离子电池正极材料的应用，属于铝离子电池技术领域。将硒化锌用作铝离子电池正极材料，不仅具有高的放电平台，还具有大的比容量，其中，放电电压平台约为1.8V，在200mA/g电流密度下首圈比容量为164mAh/g左右，使得铝离子电池可更好地被应用于众多领域，如电子工业、通讯产业、电动汽车等。同时，硒化锌的制备工艺简单，原料来源广泛，且成本低，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于铝离子电池技术领域，具体涉及硒化锌作为铝离子电池正极材料的应用。

背景技术

与现在应用广泛的锂离子电池相比，铝离子电池有着许多优点而受到广泛的关注，如铝离子电池在一次氧化还原中可以转移三个电子，因此可提供非常高的体积能量密度和质量能量密度。此外，由于铝是地壳中最丰富的金属元素，以其作为原料可以大大降低铝离子电池的成本，加之铝离子电极材料和所用电解液的不易燃烧性，因此铝离子电池具有很好的安全性。

目前，碳基材料、过渡金属氧化物/过渡金属硫化物/过渡金属硒化物等一系列材料被用作铝离子电池的正极材料。但是，将这些材料用作铝离子电池正极材料还存在着不足。如石墨材料，虽然有高达2.0V的放电电压平台，但其比容量相对较低，Dai等人将泡沫石墨作为铝离子电池的正极材料，表现出极高的循环稳定性和高的放电电压平台，但是这种正极材料组装的电池的容量较低，仅为60mAh g^-1(见Meng-Chang Lin,Ming Gong,BinganLu,Yingpeng Wu,Diyan Wang,Mingyun Guan,Michael Angell,Changxin Chen,JiangYang,Bing-Joe Hwang,Hongjie Dai.An ultrafast rechargeable aluminium-ionbattery[J].Nature,2015,520:324-328)。而金属硫化物/氧化物/硒化物等虽然它们的比容量较高，但它们的放电电压平台却很低，通常在1.0V以下(见Xuefeng Zhang,GuohuaZhang,Shuai Wang,Shijie Li and Shuqiang Jiao.Porous CuO microspherearchitectures as high performance cathode materials for aluminum-ionbatteries[J].Journal of Materials Chemistry A,2018,6,3084–3090)。而有些金属硫化物/氧化物/硒化物虽然有较高的放电电压平台，但所用的正极材料含有价格很高且储量越来越少的钴元素(见Tonghui Cai,Lianming Zhao,Haoyu Hu,Yanpeng Li,QingzhongXue,Wei Xing,Zifeng Yan,Lianzhou Wang.Stable CoSe₂/Carbon Nanodice@ReducedGraphene Oxide Composites for High-performance Rechargeable Aluminum-ionBatteries[J].EnergyEnvironmental Science,doi:10.1039/C8EE00822A)。