[发明专利]一种电极复合材料

说明书

本发明公开了一种电极复合材料，所述制备方法包括以下步骤：将MXene材料加入分散剂中，搅拌1‑10小时，配制成浓度为0.5‑200mg/ml的分散液；将硫源材料与锡源材料加入分散液中，并搅拌1‑5小时，得到混合液；将混合液加热至140‑200℃，保温10‑15小时，冷却，离心，洗涤，干燥，得到SnS₂/MXene复合材料；将SnS₂/MXene复合材料与硒源材料分别放置于保护气氛条件下，以3‑5℃/min的加热速度加热至300‑600℃，保温2‑8小时后冷却，收集，即得电极复合材料。该复合材料将SnS_xSe_2‑x纳米片锚定在MXene表面，并通过对SnS_xSe_2‑x中S：Se比例的优化，实现了对SnS_xSe_2‑x中阴离子空位浓度的调控，最终获得优异的储钾性能。

技术领域

本发明属于新能源材料领域，具体涉及一种电极复合材料及其制备方法。

背景技术

电化学储能装置在过去的几十年中受到了广泛的关注。其中，锂离子电池(LIBs)自1991年首次商业化以来，一直在便携式电子设备、电动汽车和智能电网领域的可充电电池市场占据主导地位。但是，由于锂在地壳中的稀缺性和分布不均匀性，导致电池成本难以下降，故迫切需要开发新一代低成本储能装置。基于钾离子的二次电池与锂离子二次电池具有相似的储能机制，且地球资源丰富且成本低廉，故受到了人们的特别关注。然而，作为新兴体系，其存在诸多问题，比如，容纳钾离子的合适正负极材料、电解液体系等，其中，负极材料作为电池重要的组成部分，极大限制了钾离子电池的实际应用，因此，钾离子电池的负极材料的研究需要进一步推进。

MXene是一种分子通式为M_n+1X_nT_x的新型二维过渡金属碳化物/氮化物材料，其中M表示过渡金属(Ti、V、Mo等)，X表示碳和/或氮(n＝1、2或3)，T表示-O、-OH、-F等官能团。MXene独特的二维层状结构和丰富的表面官能团使其表现出类金属的导电性、良好的亲水性和机械稳定性，在电化学储能、电磁屏蔽、电催化、压力传感器等领域都有着良好的应用前景，但是其层间距较小，并且表面官能团具有一定的吸附性，因此单独使用并不能取得理想的离子快速迁移效果。SnS₂因其独特的相转变及合金化反应，因而具有极高的储钾性能；然而，SnS₂的高容量特性受制于钾离子嵌入与脱出过程的巨大体积变化。虽然将SnS₂锚定在MXene表面上，利用MXene的高导电性可以缓解SnS₂本身的体积变化，但SnS₂本身的半导体性质仍不利于得到高性能储钾性能。

发明内容

针对目前钾离子电池负极材料存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种电极复合材料。本发明的另一目的在于提供上述电极复合材料的制备方法。进一步的，本发明提供电极复合材料的应用，将所述电极复合材料用作钾离子电池负极。

本发明采用以下技术方案：

一种电极复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将MXene材料加入分散剂中，搅拌1-10小时，优选8小时，配制成浓度为0.5-200mg/ml的分散液，例如0.5-5mg/ml，0.8-12mg/ml，1.2-15mg/ml；

(2)将硫源材料与锡源材料按照一定的摩尔比例加入步骤(1)所述分散液中，所述摩尔比为(2-5)：1，优选的为2.5:1，并搅拌1-5小时，优选3小时，得到混合液；

(3)将混合液移入聚四氟乙烯反应釜中，加热至140-200℃，例如140℃，150℃，160℃，170℃，180℃，190℃，200℃，优选160℃，保温8-24小时，优选12小时，然后冷却至室温；