[发明专利]碳包覆硒化钴镍纳米球材料及制备方法和铝电池的应用

说明书

本发明涉及碳包覆硒化钴镍纳米球材料及制备方法和铝电池的应用。由纳米球组成，纳米球包括碳保护层和碳保护层内部的硒化钴镍，碳保护层的材质为掺杂氟元素的碳材料，所述碳包覆硒化钴镍纳米球材料中形成介孔的结构。制备方法，步骤为：1)乙二醇、钴盐、镍盐、乙酸铵混合，然后加入水合肼和二氧化硒反应后得到NiCoSe₂；2)NiCoSe₂加入到聚偏氟乙烯溶液中，然后将混合后的溶液烘干，烘干后在管式炉中反应得到碳包覆硒化钴镍纳米球材料。具有高容量、长循环的优异电化学性能和更好的循环稳定性。

技术领域

本发明属于可充电铝电池技术领域，具体涉及碳包覆硒化钴镍纳米球材料及制备方法和铝电池的应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

锂电池具有成本较高，不易获取的缺点，铝离子电池相比于锂电池，具有原料丰富、来源广泛、安全性高的优点，相比于镍氢电池和铅蓄电池具有环境污染小的优点，但是铝离子电池的充放电过程中，由于铝离子的电荷密度较高会受到强烈的静电作用，容易导致电极结构的破坏，不利于铝离子的扩散。对于结构比较稳定的碳质正极材料，虽然循环寿命较长，但是由于较低的容量限制了其发展。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供碳包覆硒化钴镍纳米球材料及制备方法和铝电池的应用。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

第一方面，碳包覆硒化钴镍纳米球材料，由纳米球组成，纳米球包括碳保护层和碳保护层内部的硒化钴镍(NiCoSe₂)，碳保护层的材质为掺杂氟元素的碳材料，所述碳包覆硒化钴镍纳米球材料中形成介孔的结构。

本发明将硒化钴镍与掺氟碳复合(NiCoSe₂@C)，掺氟碳包覆硒化钴镍，纯硒化钴镍具有比容量较高的优势，且硒原子可以改善与客体离子的静电相互作用，所以硒化钴镍具备作为铝离子电池正极材料的潜质。在保证了硒化钴镍原有的高容量优势的同时，又将具有稳定结构的碳层复合在硒化钴镍纳米球表面，碳层的存在可以抑制活性材料与电解质之间的副反应，增强活性材料的稳定性，缓解了铝离子嵌入/脱出过程中引起的内应力和体积膨胀，从而表现出高容量、长循环的优异电化学性能。

硒化钴镍具有双金属硒化物，相比于单金属硒化物，具有不同金属离子之间的协同作用和丰富的多电子反应，提供了更多的活性位点，改善了电化学性能。

所述碳包覆硒化钴镍纳米球材料中形成介孔的结构，所述丰富的介孔结构有效增加了电极与电解质的接触面积，缩短离子扩散距离，提升了电化学扩散能力。

本发明的硒化钴镍与掺氟碳复合结构解决了铝离子电池中由于铝离子的电荷密度较高会受到强烈的静电作用，容易导致电极结构的破坏的问题，同时解决了铝离子电池的比容量较低的问题。

第二方面，上述第一方面所述的碳包覆硒化钴镍纳米球材料的制备方法，步骤为：

1)乙二醇、钴盐、镍盐混合，然后加入水合肼和二氧化硒反应后得到NiCoSe₂；

2)NiCoSe₂加入到聚偏氟乙烯(PVDF)溶液中，然后将混合后的溶液烘干，烘干后在管式炉中反应得到碳包覆硒化钴镍纳米球材料。

本发明中首先制备了双金属硒化物NiCoSe₂，然后双金属硒化物与聚偏氟乙烯在管式炉中进行包覆过程(聚偏氟乙烯在管式炉中反应形成掺氟碳)。