[发明专利]一种空位三元金属MAX相的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种空位三元金属MAX相的制备方法，其特征在于：以三元金属MAX相为原料，通过在水系锌离子电池中原位充电活化制备；

所述三元金属MAX相为V₂TiAlC₂、V₂Ti₂AlC₃、Mo₂VAlC₂或Mo₂V₂AlC₃中的一种；

通过调控充电时的电流密度和时间，实现钒空位数量的可控调节；同时钛和铝或钼和铝具有支撑空位三元金属MAX相晶格框架的作用，即在充电活化时三元金属MAX相晶格结构中的钛和铝或钼和铝不发生变化，而钒会发生溶解进而产生钒空位；具体包括如下步骤：

（1）三元金属MAX相、乙炔黑和聚偏二氟乙烯以8:1:1的质量比用氮甲基吡咯烷酮为分散剂涂在钛箔或钛网上，80℃~120℃下真空干燥12小时，然后用压机在5~10兆帕下压1~2分钟，得到压实的面负载量为1~15 mg/cm²的三元金属MAX相电极片；

（2）以三元金属MAX相电极片为正极，锌片为负极，三氟甲烷磺酸锌或硫酸锌水溶液为电解液，组成锌离子电池，在10~500mA/g下，恒流充电1~100小时得到具有钒空位的三元金属MAX相。

2.根据权利要求1所述的空位三元金属MAX相的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的电极片面负载量用钛箔时1~3 mg /cm²，用钛网时3~15 mg/cm²。

3.根据权利要求1所述的空位三元金属MAX相的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的锌离子电池为具有隔膜的纽扣式电池或无隔膜的开放式电解槽式电池，从而有利于大量制备和后续分离提取。

4.根据权利要求1-3任一所述的制备方法制得的空位三元金属MAX相，其特征在于：所述空位三元金属MAX相晶格结构中具有钒空位，空位三元金属MAX相的钒空位含量为5~95%。

5.根据权利要求4所述的空位三元金属MAX相作为锌离子电池正极材料的应用。

6.根据权利要求5所述的空位三元金属MAX相的应用，其特征在于：所述空位三元金属MAX相用作锌离子电池正极材料时比容量高于400mAh/g，且具有好的循环性能。