[发明专利]硒基复合材料用作正极活性材料在钡离子电池中的应用、钡离子电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硒基复合材料用作正极活性材料在钡离子电池中的应用、钡离子电池及其制备方法，涉及电化学储能器件领域。硒基复合材料用作正极活性材料在钡离子电池中的应用。钡离子电池包括负极、正极、介于正负极之间的隔膜以及电解液；正极材料活性物质为能够可逆地嵌入、脱嵌钡离子的硒基复合材料；电解液包括钡盐和非水溶剂。钡‑硒体系电池以硒基复合材料为正极活性材料，以钡为负极，钡盐为电解质。本发明缓解了现有的锂离子电池锂资源储量有限、成本高的缺点，本发明钡‑硒体系电池通过钡离子在正负极之间嵌入‑脱嵌过程实现储能，该体系的电池具有高能量密度、高功率密度和低成本的特性。

技术领域

本发明涉及电化学储能器件技术领域，具体而言，涉及一种硒基复合材料用作正极活性材料在钡离子电池中的应用、钡离子电池及其制备方法。

背景技术

锂二次电池作为一种新型的电能储存器件广泛地使用在各行各业。它的工作原理主要是锂离子在充放电的过程中来回穿梭反应，依靠氧化还原反应对能量进行储存。但是锂资源储量非常有限，成本较高，随着锂离子电池的使用，其价格逐渐攀升，对未来产业化的使用，造成了极大的掣肘。

为了解决这一问题，学者逐渐开始研究其他的离子电池作为潜在取代锂离子电池的储能技术，如钠离子电池、钾离子电池等，对于这些离子的研究刚刚起步，电池的容量、循环性能还未达到较好水平，且制备工艺也较为复杂。而基于钡离子电池的报道甚少，对钡离子电池体系的正、负极研究非常少，开发基于钡离子的电池具有潜在的应用价值。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供硒基复合材料用作正极活性材料在钡离子电池中的应用，通过将硒基复合材料用于钡离子的电池体系中，硒与钡在室温条件下形成合金，发生氧化还原反应，实现室温下充放电，有利于抑制正极活性物质在发生电化学反应所产生的体积膨胀，可以提供更高的比容量，有利于提高钡离子体系电池的能量密度。

本发明的目的之二在于提供一种钡离子电池，采用硒基复合材料作为电池的正极活性材料，硒与钡在室温条件下形成合金，发生氧化还原反应，实现室温下充放电，有利于抑制正极活性物质在发生电化学反应所产生的体积膨胀，可以提供更高的比容量，有利于提高钡离子体系电池的能量密度。

本发明的目的之三在于提供一种钡离子电池的制备方法，将负极、电解液、隔膜、正极进行组装，生产工艺简单、成本低。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了硒基复合材料用作正极活性材料在钡离子电池中的应用。

优选地，在本发明技术方案的基础上，硒基复合材料为硒/碳复合材料；

优选地，硒/碳复合材料包括硒/中间相碳微球石墨、硒/天然石墨、硒/ 膨胀石墨、硒/玻璃碳、硒/活性炭、硒/碳纤维、硒/硬碳、硒/高取向石墨、硒/炭黑、硒/碳纳米管或硒/石墨烯中的一种或至少两种；

优选地，硒/碳复合材料为硒/碳纳米管。

第二方面，本发明提供了一种钡离子电池，包括负极、正极、介于正负极之间的隔膜以及电解液；

所述正极包括正极集流体和正极材料，正极材料包括正极材料活性物质，正极材料活性物质为能够可逆地嵌入、脱嵌钡离子的硒基复合材料；

所述电解液包括钡盐和非水溶剂。

优选地，在本发明技术方案的基础上，正极材料活性物质为硒/碳复合材料；

优选地，硒/碳复合材料包括硒/中间相碳微球石墨、硒/天然石墨、硒/ 膨胀石墨、硒/玻璃碳、硒/活性炭、硒/碳纤维、硒/硬碳、硒/高取向石墨、硒/炭黑、硒/碳纳米管或硒/石墨烯中的一种或至少两种；

优选地，硒/碳复合材料为硒/碳纳米管。