[发明专利]一种碳硒复合材料及其制备方法和在锂硒电池中的应用

权利要求书

1.一种碳硒复合材料的制备方法，其中，包括以下步骤：

(1)将生物材料和无机盐或碱混合，高温碳化，得到二维碳材料；

(2)将步骤(1)的二维碳材料与硒的有机溶液混合，加热至有机溶剂挥发后，进行加热处理，制备得到所述碳硒复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述的生物材料选自可溶性淀粉、魔芋粉、玉米叶、槟榔、松子壳、核桃壳、竹子、甘蔗渣中的一种或两种以上，所述的无机盐选自草酸钾、柠檬酸钾、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钙中的一种或者两种以上，所述的碱选自氨水、尿素、三聚氰胺中的一种或者两种以上。

优选地，步骤(1)中，所述的生物材料和无机盐或碱的质量比为1:20-1:1。

优选地，步骤(1)中，所述的高温碳化是在600-1000℃进行，优选750-900℃；所述的高温碳化的时间为1-10h，优选3-6h。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤(2)中，所述的硒的有机溶液中的溶剂选自丙酮、乙醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中的一种或两种以上；所述的硒选自硒单质。

优选地，步骤(2)中，所述的硒的有机溶液的浓度为0.5-3mol/L，如1mol/L。

优选地，步骤(2)中，二维碳材料与硒的质量比为(10-50)：(50-90)，如40:60。

优选地，步骤(2)中，所述的加热处理是指以2-10℃/min，优选4-8℃/min升温到200-350℃，优选240-300℃，恒温5-30h，优选10-20h。

4.一种碳硒复合材料，所述碳硒复合材料包括硒单质和碳材料，所述硒单质负载在碳材料表面，所述硒单质的负载量为40wt％-80wt％，优选为60wt％-80wt％，如65wt％-80wt％。

5.根据权利要求4所述的碳硒复合材料，其中，所述碳硒复合材料是通过权利要求1-3任一项所述的方法制备得到的。

6.权利要求4-5任一项所述的碳硒复合材料的用途，其用于正极材料，优选用于锂硒电池的正极材料。

7.一种锂硒电池，其包含正极材料，所述正极材料为权利要求4-5任一项所述的硒碳复合材料。

8.根据权利要求7所述的锂硒电池，其中，所述锂硒电池还包括含锂负极，隔膜和电解液。

优选地，所述的含锂负极选自锂金属、锂化石墨负极，锂化硅碳负极中的一种或两种以上。

优选地，所述的隔膜选自商业化celgard隔膜、whatman膜、纤维素膜，聚合物膜中的一种或两种以上。

9.根据权利要求7或8所述的锂硒电池，其中，所述的电解液为碳酸酯电解液，醚类电解液或离子液体中的一种或两种以上。

优选地，所述碳酸酯电解液中，溶剂选自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)和碳酸甲乙酯中的一种或多种，溶质选自六氟磷酸锂(LiPF₆)、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、高氯酸锂(LiClO₄)和双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)中的一种或多种；

优选地，所述的醚电解液中，溶剂选自1,3-二氧戊环(DOL)、乙二醇二甲醚(DME)和三乙二醇二甲醚(TEGDME)中的一种或多种，溶质选自六氟磷酸锂(LiPF₆)、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、高氯酸锂(LiClO₄)和双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)中的一种或多种；

优选地，所述的离子液体中，离子液体为室温离子液体[EMIm]NTf₂、[Py13]NTf₂和[PP13]NTf₂中的一种或几种。

10.根据权利要求7-9任一项所述的锂硒电池，其中，所述电解液中还含有锂盐，所述锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF₆)、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、高氯酸锂(LiClO₄)和双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)中的一种或多种。