[发明专利]一种WSe2

说明书

本发明公开了一种WSe₂纳米花材料的制备方法和电极，涉及镁离子电池技术领域，所述WSe₂纳米花材料的制备方法包括以下步骤：将硼氢化钠和硒粉溶解于溶剂中并进行搅拌，然后加入钨酸钠后转移至反应釜中进行反应，反应完成后进行离心、真空干燥得到WSe₂纳米花。将WSe₂纳米花与导电剂、聚偏二氟乙烯以质量比8:1:1进行混合后，用氮甲基吡咯烷酮调制成糊状后涂覆于铜箔上进行干燥，冲制成直径为12‑16 mm的圆形电极片，以该电极片作为工作电极，镁离子电极作为对电极，得到的镁离子电池稳定放电比容量高，循环100圈，库伦效率为90%。

技术领域

本发明涉及镁离子电池技术领域，具体涉及一种WSe₂纳米花材料的制备方法和电极。

背景技术

能源储存和转换与我们日常生活密切相关。当前应用最广泛的锂离子电池仍存在成本高、安全性低等一系列问题。与Li(约2046 mAh cm^-3)相比，金属Mg具有高体积能量密度（约3833 mAh cm^-3），离子脱嵌过程无枝晶产生，安全性高，且资源储量丰富、成本低等优点。在过去几十年镁可充电池未取得重大进展的主要原因之一是Mg²⁺极性高，导致其在正极材料中可逆脱嵌过程受阻、扩散速率缓慢以及循环充放电过程中材料结构崩塌等问题。因此，制备既有高能量密度又能够长时间支撑Mg²⁺可逆脱嵌的正极材料是解决可充电镁电池发展瓶颈的关键。

过渡金属硫族化物（TMDs）材料具有较大的层间间距，有利于Mg²⁺离子的可逆反应，作为TMDs家族的重要成员，WSe₂具有极低的导热系数、高疏水粘性表面、小的带隙(1.6 eV)和高效的p型场效应等优良性能，有望成为镁离子电池极具发展前景的候选正极材料。此外，WSe₂的层状结构为Se-W-Se，一个W原子层中间夹着两个六边形的Se原子层。层间弱范德华力耦合，相邻层间距为0.648 nm，可减小极化效应，促进Mg²⁺可逆脱嵌。然而作为一种半导体材料，制备复杂，导电性差，从而导致其实际容量较低以及循环稳定性较差的问题。因此采用简单的方法制备性能优异的WSe₂材料来提高镁离子电池放电特性迫在眉睫。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种WSe₂纳米花材料的制备方法和电极。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案之一为：一种WSe₂纳米花材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将硼氢化钠和硒粉溶解于溶剂中进行反应；

S2、在S1反应后的混合液中加入钨酸钠继续反应得到WSe₂纳米花。

进一步地，所述硼氢化钠与硒粉在所述溶剂中的初始浓度均为0.05-0.15moL/L。

更进一步地，所述溶剂为二甲基甲酰胺或水合肼。

更进一步地，所述硼氢化钠与硒粉的反应时间为2-10h。

更进一步地，所述钨酸钠的添加量为使钨酸钠在所述混合液中的初始浓度为0.01-0.1moL/L。

更进一步地，所述钨酸钠与所述混合液的反应温度为60-100℃，反应时间为8-16h，反应容器为反应釜。

本发明采用的技术方案之二为：一种电极，所述电极包括铜箔和涂覆于铜箔上的涂层，所述涂层通过将上述方案任一所述制备的WSe₂纳米花与导电剂、聚偏二氟乙烯进行混合并溶解于氮甲基吡咯烷酮中制备而成。

进一步地，所述WSe₂纳米花与导电剂、聚偏二氟乙烯的质量比为8:1:1。