基于单层MoBMBene与1T-MoS2复合的水系锌离子电池的正极材料制备方法

专利2025-08-11  26


本发明涉及电池材料,特别是指基于单层mob mbene与1t-mos2复合的水系锌离子电池的正极材料制备方法。


背景技术:

1、目前,能量转换和存储设备都在向着高效、环保、经济实惠和安全稳定的方向发展。其中,锌资源地球上储备更加丰富,并且锌离子电池有着制备简单、成本低、循环性能良好、安全性高和环境友好等特点而受到广泛关注。然而,低能量密度、活性物质溶解和不可逆副产物等问题仍然对锌离子电池的应用构成了重大障碍,因此寻找新的正极材料就尤为重要。

2、近年来,由于mxene和max相的快速发展,出现了三元金属硼化物(mab相)被人们发现。重要的是,mbene与mxene具有很多相似性,比如可以增强活性位点的层状结构,稳定的化学性质等等。与mxene不同的是,mbene可以在温和条件下合成,所以在工业上有更好的应用前景。另外,各种类型的mbenes,如tib、mgb2、mob、crb和zrb2等已成功合成并且在能量储存等领域发挥着重要作用。例如,gao等理论研究了y2b2作为锂离子和钠离子电池的电极材料,结果表明,其理论容量分别可达806.31和403.16mah g-1。guo等研究了mo2b2和fe2b2作为锂离子电池的电极材料,并实现了低扩散屏障和高锂原子存储容量。此外,功能化的mo2b2在li-s电池中促进了氧化还原反应,从而提高了库仑效率。尽管mbene在锂/钠和li-s电池系统中表现出良好的性能,但其在锌离子电池中的潜在应用尚未得到充分研究。因此,需要进一步研究来探索将该材料应用于锌离子电池存储的可行性。因此,研究新型正极材料的制备方法就具有重要意义。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于单层mob mbene与1t-mos2复合的水系锌离子电池的正极材料制备方法,解决了现有技术中电池正极材料性能不佳的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

3、基于单层mob mbene与1t-mos2复合的水系锌离子电池的正极材料制备方法,包括以下步骤:

4、步骤一:将0.5g的moo3,1.25g的尿素,0.5g的硫代乙酰胺和0.1g的单层mob mbene(fl-mob)混合置于烧杯中。

5、步骤二:在烧杯中加入60ml的去离子水,搅拌30分钟以确保所加的材料均匀混合。

6、步骤三:将搅拌结束的混合物转移至聚四氟乙烯的不锈钢高压釜中,加热温度为200℃,时间为12小时。

7、步骤四:反应结束后待高压釜冷却至室温后,过滤产物,并用无水乙醇和去离子水洗涤5到6次;最后,使用真空冷冻干燥收集制备的材料(1t-mos2/fl-mob)。

8、步骤五:将质量比为1:3-9:1的苯胺与90mg的1t-mos2/fl-mob混合在10m l的去离子水中(记为溶液a),并将混合溶液a搅拌均匀。

9、步骤六:然后向a溶液中加入0.5mo l/l,容量为5m l的稀盐酸,继续搅拌;下一步称量0.3mmo l的过硫酸铵,将其溶解在1ml的水中,记为溶液b。

10、步骤七:保持混合溶液在1-5℃的温度下将溶液a与溶液b混合并搅拌12小时,去离子水洗涤并离心收集材料,最后进行真空冷冻干燥,得到表面包覆有聚苯胺(pan i)的1t-mos2/fl-mob/pan i。

11、在上述技术方案的基础上,本发明还提供以下可选技术方案:

12、在可选方案中:步骤五中苯胺与1t-mos2/fl-mob的质量比为1:3。

13、在可选方案中:步骤五中苯胺与1t-mos2/fl-mob的质量比为1:1。

14、在可选方案中:步骤五中苯胺与1t-mos2/fl-mob的质量比为6:1。

15、在可选方案中:步骤五中苯胺与1t-mos2/fl-mob的质量比为9:1。

16、一种电池正极材料,采用上述基于单层mob mbene与1t-mos2复合的水系锌离子电池的正极材料制备方法加工而成。

17、相较于现有技术,本发明的有益效果如下:

18、本发明以mob mbene作为骨架,与1t-mos2复合,在其表面包覆聚苯胺得到的复合材料,其具有较快的离子传输速率,较大的离子存储空间以及良好的循环稳定性;

19、电化学和蓝电电池测试结果表示复合材料具有良好的稳定性和可逆性,在0.1ag-1下的比容量超过200mah g-1,在0.5a g-1下循环100次容量保持率达到了92%,倍率性能和循环稳定性都得到改善;

20、本发明采用的制备方法比较温和,适宜于工业上大规模生产。



技术特征:

1.基于单层mob mbene与1t-mos2复合的水系锌离子电池的正极材料制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于单层mob mbene与1t-mos2复合的水系锌离子电池的正极材料制备方法,其特征在于,步骤五中苯胺与1t-mos2/fl-mob的质量比为1:3。

3.根据权利要求1所述的基于单层mob mbene与1t-mos2复合的水系锌离子电池的正极材料制备方法,其特征在于,步骤五中苯胺与1t-mos2/fl-mob的质量比为1:1。

4.根据权利要求1所述的基于单层mob mbene与1t-mos2复合的水系锌离子电池的正极材料制备方法,其特征在于,步骤五中苯胺与1t-mos2/fl-mob的质量比为6:1。

5.根据权利要求1所述的基于单层mob mbene与1t-mos2复合的水系锌离子电池的正极材料制备方法,其特征在于,步骤五中苯胺与1t-mos2/fl-mob的质量比为9:1。

6.一种电池正极材料,其特征在于,采用权利要求1-5任一项所述的基于单层mobmbene与1t-mos2复合的水系锌离子电池的正极材料制备方法加工而成。


技术总结
本发明公开了一种基于单层MoB MBene与1T‑MoS<subgt;2</subgt;复合的水系锌离子电池的正极材料制备方法。该制备方法包括:将MoB MBene进行超声处理得到单层MoB MBene,再将它与MoO<subgt;3</subgt;、尿素和硫代乙酰胺混合置于高压釜中在200℃下反应12h,然后无水乙醇和蒸馏水洗涤,冷冻干燥即得。为进一步提高性能,将材料在低温下加入苯胺、盐酸和过硫酸铵,反应12h,可在材料上包覆一层聚苯胺,其作用是增强材料结构的稳定性。本发明以单层MoB MBene为骨架,在外原位生长1T‑MoS<subgt;2</subgt;,使得制备的电极材料有着优异的电子导电性和良好的结构稳定性,包覆的聚苯胺进一步保证材料在充放电时的循环稳定性。

技术研发人员:石芸慧,李哲,王如,牛新环,檀柏梅,高宝红
受保护的技术使用者:河北工业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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