[发明专利]一种硒化钼纳米微球及其制备方法、电极和铝离子电池

说明书

本发明提供了一种硒化钼纳米微球及其制备方法、电极和铝离子电池，涉及铝离子电池技术领域。本发明提供的硒化钼纳米微球，形貌为纳米薄片堆叠形成的微球，层间距为0.60～0.67nm。在本发明中，硒化钼纳米微球具有较大的层间距，且层与层之间的作用力较弱，使Al³⁺可以更好的可逆脱嵌，获得较好的电化学性能。

技术领域

本发明涉及铝离子电池技术领域，具体涉及一种硒化钼纳米微球及其制备方法、电极和铝离子电池。

背景技术

目前，锂离子电池商业应用极为广泛。然而，锂资源的匮乏不能满足日后大规模储能设备的应用，且锂金属易燃、毒性大及锂离子电池电解液的易挥发性的不足导致锂离子电池并不是可持续发展的储能方向。近年来，其他可充电金属离子电池，如钠、钾、钙、镁和铝等离子电池被认为是锂离子的可行替代品。其中，铝是地壳中最储量最丰富的元素，且在全球分布较为广泛。与锂离子电池相比，铝离子电池具有高的体积容量(8040mAh cm^-3)和重量容量(2980mAh g^-1)、成本低，使铝离子电池成为极具发展潜力的下一代储能设备。此外，作为铝离子电池电解液离子液体具有难挥发、可燃性低及毒性小等优点，使铝离子电池的安全性能得到明显提升。

铝离子电池(AIB)因其独特及优异的电化学性能受到广泛关注。铝离子电池的正极材料的相关研究目前主要集中于石墨材料、过渡金属化合物和非化学计量化合物等。与锂离子电池相比，铝离子电池的电池反应主要包括插层反应(石墨材料，参与反应的离子为AlCl₄^-)和插层/相变反应(过渡金属化合物，参与反应的离子为Al³⁺)。Al³⁺与AlCl₄^-相比带有更多的电荷，在嵌入相同数量的离子条件下，Al³⁺嵌入产生的理论比容量是AlCl₄^-的三倍。因此，作为铝离子电池正极材料，与石墨材料相比，过渡金属化合物具有更高的放电比容量，被认为是具有潜在储能的铝离子电池新型材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硒化钼纳米微球及其制备方法、电极和铝离子电池，本发明提供的硒化钼纳米微球比容量高，循环性能优异，且制备方法简单、成本低，适宜于工业化生产。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种硒化钼纳米微球，形貌为纳米薄片堆叠形成的微球，层间距为0.60～0.67nm。

优选地，所述硒化钼纳米微球的粒径为300～500nm。

本发明提供了上述技术方案所述硒化钼纳米微球的制备方法，包括以下步骤：

将硒源和还原剂混合，得到硒源溶液；

将钼源和二甲基甲酰胺混合，得到钼源溶液；

将所述硒源溶液和钼源溶液混合，进行溶剂热反应，得到硒化钼粉末；

将所述硒化钼粉末进行热处理，得到硒化钼纳米微球。

优选地，所述硒源为二氧化硒和/或单质硒；所述还原剂包括硼氢化钠和/或水合肼；所述还原剂与硒源中的硒元素的摩尔比为40～125:1。

优选地，所述钼源包括钼酸铵、钼酸钠和钼酸钡中的一种或几种；所述二甲基甲酰胺与钼源中的钼元素的摩尔比为0.5～5:1。

优选地，所述硒源中硒元素与钼源中钼元素的摩尔比为1.5～3.0:1。

优选地于，所述溶剂热反应的温度为140～220℃，时间为6～16h。

优选地，所述热处理的温度为300～800℃，时间为2～8h。