[发明专利]一种二硒化钴复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种二硒化钴复合材料及其制备方法和应用。该二硒化钴复合材料包括立方体多孔碳基体，其立方体多孔碳上负载有二硒化钴，二硒化钴为Ⅰ型二硒化钴和/或Ⅱ型二硒化钴；本发明的二硒化钴复合材料是立方体多孔碳上均匀分布了二硒化钴，且当I型二硒化钴和/或II型二硒化钴分布在立方体多孔碳上时，作为锌离子电池的正极使用时，具有导电性能好，良好的倍率性能、循环稳定性和高比容量。

技术领域

本发明属于储能材料技术领域，具体涉及一种二硒化钴复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着煤炭石油等传统能源的不断消耗和环境污染的日益严重，能源危机与环境问题被认为是当今社会面临的两大挑战。为减少化石燃料的使用、改善环境质量和在一定程度上缓解能源危机，大力发展可再生绿色能源已成为人们的共识。而风力发电、光伏发电等清洁能源往往受到时间、地区、天气等原因的制约，无法持续的供电来满足人们的生产需求，需要将这些间歇性的电能储存起来再加以利用。因此，需要研究开发新的储能系统以便高效利用清洁能源，而能循环使用、效率高和具有环境友好性的二次储能器件则是储能技术的重要研究方向。

与现今使用范围更广的锂离子电池相比，水系锌离子电池由于锌资源储量丰富、价格低廉和水系电解液安全环保、离子电导率高等优势而受到极大的关注。在水系锌离子电池构成中最重要的部分就是电极材料，负极材料主要为金属锌，正极材料主要为过渡金属化合物。与锌负极相对较高的理论容量(820mAh·g^-1)相比，目前大多数报道的金属化合物正极材料的容量都相对较低，例如主要包括锰基化合物、钒基化合物、普鲁士蓝类似物和聚合物等，导致水系锌离子电池能量密度较低。设计开发高性能的正极材料成为了水系锌离子电池发展的关键。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种二硒化钴复合材料。

本发明还提供了一种二硒化钴复合材料的制备方法。

本发明还提供了一种二硒化钴复合材料的应用。

本发明的第一方面提供了一种二硒化钴复合材料，包括立方体多孔碳基体，所述立方体多孔碳上负载有二硒化钴，所述二硒化钴为Ⅰ型二硒化钴和/或Ⅱ型二硒化钴；所述I型二硒化钴为正交晶系，空间群为Pmnn，晶胞参数为a＝3.6，b＝4.84，c＝5.72，α＝90.0°，β＝90.0°，γ＝90.0°；所述Ⅱ型二硒化钴为立方晶系，空间群为Pa-3，晶胞参数为a＝b＝c＝5.8588，α＝90.0°，β＝90.0°，γ＝90.0°。

本发明关于二硒化钴复合材料的技术方案中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：

本发明的二硒化钴复合材料是立方体多孔碳上均匀分布了二硒化钴，且当Ⅰ型二硒化钴和/或Ⅱ型二硒化钴分布在立方体多孔碳上时，作为锌离子电池的正极使用时，其具有良好的导电性、倍率性能、循环稳定性和高比容量。

经过研究发现，当二硒化钴中Ⅰ型二硒化钴和Ⅱ型二硒化钴同时存在于立方体多孔碳中时，电化学性能、比容量最高，这可能是因为两种晶型同时存在具有协同效应，导致了电化学性能增强。

根据本发明的一些的实施方式，所述二硒化钴的负载量为40～45％。

本发明的第二方面提供一种二硒化钴复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1.将含钴MOF材料在保护气氛下进行第一次煅烧，得到碳钴复合材料；

S2.将所述碳钴复合材料与硒粉充分混合后，在保护气氛下进行第二次煅烧，煅烧温度为300～600℃，即得二硒化钴复合材料。

根据本发明的一些实施方式，步骤S2中，所述第二次煅烧温度为400～550℃。

根据本发明的一些实施方式，步骤S2中，所述碳钴复合材料与硒粉的质量比为1：(0.5～2)。