[发明专利]一种具有高容量硒化钼-小球藻衍生碳少层复合物电池负极材料制备

说明书

本发明属于钠离子电池材料领域，尤其涉及一种具有高容量硒化钼‑小球藻衍生碳少层复合物电池负极材料制备。技术方案如下：首先将小球藻和钼源加入到蒸馏水中，室温搅拌一定时间后离心烘干，而后一步煅烧硒化制得少层硒化钼‑小球藻衍生碳复合物。结果表明，该钠离子电池负极材料具有优异的电化学性能。该材料中的硒化钼为少层结构（1‑4层），层间距约为0.66 nm，能有效的缓冲充放电过程中的体积膨胀；所述的小球藻衍生碳有原位N和P杂原子掺杂，可以有效固定少层硒化钼结构，进而提高其储钠性能。该制备工艺简单，可操作性强，原料来源广泛，并且成本低廉，可大规模生产，符合环境要求。

技术领域

本发明属于钠离子电池材料领域，尤其涉及一种具有高容量硒化钼-小球藻衍生碳少层复合物电池负极材料制备。

背景技术

随着社会的高速发展，人们对于可持续发展的能源要求日益增长，从而可充电式的电池备受人们的青睐。锂离子电池具有较高的能量密度，已经广泛应用在我们生活的各个领域，从众多便携式电子设备到电动汽车等。但是锂资源在地球上分布不均且资源匮乏，限制了它的进一步发展。与锂在同一主族的钠由于物理化学性质等和锂相似，并且来源广泛，价格低廉，因此钠离子电池有望替代锂离子电池应用于我们的日常生活中。

然而，相比锂离子，钠离子半径较大，传统的锂离子负极材料石墨并不适用于钠离子电池。而硒化钼具有类石墨烯的二维层状结构，具有较高的理论储钠容量，因而引起了越来越广泛的关注。但是，硒化钼在脱嵌钠过程中由于体积膨胀，结构容易坍塌，导致容量衰减，长循环稳定性较差，且硒化钼的导电性不佳。因此通过构筑少层结构硒化钼或制备碳包覆结构来提升硒化钼的电化学性能。一步煅烧法难以制备少层结构硒化钼，此外生物质衍生的掺杂型碳材料具有一定储钠性能。

本发明通过生物质小球藻作为前驱体碳源、吸附剂和纳米反应器一步煅烧制备少层硒化钼-小球藻衍生碳复合物。其和一般方法相比区别在于：1、所制得的硒化钼-小球藻衍生碳复合物中的硒化钼为少层结构，有利于充放电过程中钠离子的传输，提高反应动力学，同时能有效的减缓体积膨胀；2、小球藻来源于富营养化的水体中的绿藻，绿色环保，来源广泛，且能减少水体污染；3、小球藻作为藻类生物质，体内富含各种官能团和蛋白质，具有强吸附金属盐的能力，并且原位提供氮磷杂原子，提高其衍生碳的导电性，且可以有效固定少层硒化钼结构，进而提高其储钠性能；4、小球藻在该方法中巧妙地用作特殊的纳米反应器，可以有效阻隔二硫化钼纳米晶的长大，进而构筑少层结构二硫化钼，提高钠离子电池的长循环稳定性； 5、通过生物质吸附和一步煅烧合成材料，制备简单，可操作性强，同时成本低廉，具有大规模生产的前景。而且结果表明，该钠离子电池负极材料具有优异的储钠性能，具有应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种性能优异的硒化钼-小球藻衍生碳少层复合物及其制备方法。本发明工艺简单，可操作性强，原料来源广泛，成本低廉，可大规模生产，符合环境要求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明采用简单易行的一步煅烧法制备出少层硒化钼-小球藻衍生碳复合物。其具体步骤如下：

1）分别称取干燥的的小球藻和钼源按照质量比为1：2-5的比例于烧杯中，加入一定量的蒸馏水，快速搅拌6-24 h，再用水离心洗涤烘干，最后收集褐绿色的固体样品；

2）将步骤1）所得褐绿色块状固体研磨至粉末，再称取褐绿色固体粉末质量2-3倍的硒粉，分别放在不同的刚玉舟中，于Ar 95%/H₂ 5%气氛管式炉中在500-800 ℃煅烧2-4小时，最后收集黑色固体样品，即得到本发明所述的一种具有高容量硒化钼-小球藻衍生碳少层复合物电池负极材料。

所述的小球藻作为富营养化水体中的藻类生物质，细胞壁具有丰富的官能团，具有较强的吸附金属盐的能力，可作为绿色环保的纳米反应器。

所述的钼源为系列含钼盐，具体为磷钼酸、钼酸铵、钼酸钠。