[发明专利]液相反应制备的氧硒化物/硫硒化物、方法及其应用

说明书

本发明涉及一种液相反应制备的氧硒化物/硫硒化物、方法及其应用，以无氧有机溶剂为反应介质，以金属氯化物为过渡金属源，以亚硒酸为硒源，水为氧源或硫脲为硫源，通过液相反应得到具有不同组分的氧/硫硒化物；该液相反应法克服了直接用过渡金属单质/氧化物粉末、单质硒/硫粉末高温固/气相反应合成相应氧/硫硒化物时存在的非常严重的硒/硫的挥发损失问题，进而能得到预期摩尔比的氧/硫硒化物，制备的氧/硫硒化物用作锌离子电池正极材料时，比容量高于350mAh/g，电压平台高，且具有良好的循环性能。该法可从易得到的过渡金属氯化物出发，通过重复性高、过程简单、耗时少的工艺制备获得，适于工业化生产。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种采用液相反应制备氧硒化物/硫硒化物的方法及制得的氧硒化物/硫硒化物及其应用。

背景技术

随着对高能量和功率密度二次电池需求的日益增加，可再充水系锌离子电池得到了迅速发展。水系锌离子电池作为一种二价离子电池，主要采用能够容纳锌离子的材料作为正极。通过锌离子在正极材料中可逆的嵌入和脱出，来实现锌离子电池的可逆的充放电。虽然锌离子电池正极材料的种类随着研究的深入越来越多，但开发具有高比容量、高功率密度和优异长循环稳定性的正极材料仍然是锌离子电池发展的关键。

近年来，锰基和钒基氧化物广泛用于锌离子电池，其中钒基正极具有容量高、倍率性能优异、循环稳定性好等优点；锰基正极具有电压平台高和循环稳定性好等优势。因此开发新型的具有良好储锌活性的钒/锰基材料具有重要的意义，特别是同时含有钒和锰的能够同时实现高能量和功率密度的正极材料。与此同时，阴离子对于锌离子电池正极材料的稳定性具有决定性的辅助作用，开发具有不同阴离子结构的钒/锰基正极材料同样具有广阔的前景，从而有助于锌离子电池性能的提高和循环稳定性的增强。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术直接用过渡金属单质/氧化物粉末、单质硒/硫粉末高温固/气相反应合成相应氧硒化物/硫硒化物时存在的非常严重的硒/硫的挥发损失问题，提供一种能得到预期摩尔比的氧硒化物/硫硒化物，大大增加可以制备的金属氧硒化物/硫硒化物的种类。而且制备的含有钒/锰的氧硒化物/硫硒化物可作为锌离子电池正极材料。

为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种液相反应制备氧硒化物/硫硒化物的方法，该方法以不含有氧元素的有机溶剂为反应介质，以金属氯化物为金属源，以亚硒酸为硒源，水为氧源或硫脲为硫源，通过在液相条件下发生反应，得到具有不同组分的氧硒化物/硫硒化物（VSe_2-xO_x、MnSe_2-xO_x、VSe_1-yO_y、MnSe_1-yO_y、VSe_2-xS_x、MnSe_2-xS_x、VSe_1-yS_y、MnSe_1-yS_y、V_0.5Mn_0.5Se_2-xO_x、V_0.5Mn_0.5Se_2-xS_x和V_0.8Mn_0.2Se_2-xS_x，其中0x2，0y1）；该液相法克服了直接用过渡金属单质/氧化物粉末、单质硒/硫粉末高温固/气相反应合成相应氧硒化物/硫硒化物时存在的非常严重的硒/硫的挥发损失问题，进而能得到预期摩尔比的金属氧硒化物或硫硒化物，从而大大增加了可以制备的氧硒化物或硫硒化物的种类，进而实现了多种理论预测氧硒化物或硫硒化物的首次实验合成制备。

根据本发明的一个具体和优选方面，所述的制备方法包括如下步骤：