本發(fā)明涉及電池材料，具體涉及一種基于缺位固溶原理制備w/se空位共存的鎂電池正極材料wse2的方法。
背景技術(shù)：
：：1、金屬鎂具有成本低、比容量高、還原電位低以及不容易產(chǎn)生枝晶等優(yōu)勢(shì)，因此，以金屬鎂作為負(fù)極的鎂電池引起了廣泛關(guān)注。然而，多價(jià)離子在正極材料的嵌入和脫出過程中存在的電荷不平衡等現(xiàn)象，導(dǎo)致了鎂電池的比容量低、循環(huán)穩(wěn)定性差，倍率性能不理想以及遷移動(dòng)力學(xué)緩慢等問題。這極大地限制了鎂電池的發(fā)展。在此情況下，需要探索合理的正極材料的設(shè)計(jì)和制備方法，以提高可充鎂電池的電化學(xué)性能。2、空位工程是簡(jiǎn)單并且常用的正極材料的設(shè)計(jì)策略，可以有效調(diào)控正極材料的電子特性以及修飾正極材料的表面性質(zhì)，從而在不改變正極材料的本征結(jié)構(gòu)特性的基礎(chǔ)上增強(qiáng)其電化學(xué)性能。陰離子空位可以有效改善正極材料的表面化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而增強(qiáng)正極材料的導(dǎo)電性，調(diào)控鎂離子的擴(kuò)散通道并且增加活性位點(diǎn)(參考文獻(xiàn)：interior-confinedvacancy?in?potassium?manganese?hexacyanoferrate?for?ultra-stable?potassium-ion?batteries,advanced?materials,2024,2310428)。此外，陽(yáng)離子空位作為空位的一種，還可以降低鎂離子與正極材料陽(yáng)離子晶格之間的靜電相互作用力，從而有效降低鎂離子的擴(kuò)散勢(shì)壘。因此，當(dāng)在正極材料中同時(shí)引入陰離子空位和陽(yáng)離子空位，可以充分利用陰離子和陽(yáng)離子空位的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而充分提高正極材料的儲(chǔ)鎂性能(參考文獻(xiàn)：improved?ionsstorage?performance?for?various?batteries:anatase?tio2with?high-concentrationofti?vacancies,materials?chemistry?andphysics,2023,301,127591)。對(duì)于陰離子空位的引入，陰離子可以通過被還原而從結(jié)構(gòu)中脫出，而引入陽(yáng)離子空位則較為困難，在結(jié)構(gòu)中同時(shí)引入陰離子空位和陽(yáng)離子空位則面臨著巨大的挑戰(zhàn)。根據(jù)缺位固溶原理，在化合物基的固溶體中，當(dāng)化合物的組元之一溶入化合物時(shí)，另一組元的某些原子位置處會(huì)形成空位，因此，通過在化合物的制備過程中引入超化學(xué)計(jì)量的另一組元，則可能有效構(gòu)筑陽(yáng)離子空位?；谏鲜鲈砜芍?，在正極材料的構(gòu)筑過程中，在引入超化學(xué)計(jì)量的另一組元的氛圍下，并且在還原氣氛的加持下，可以實(shí)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)中同時(shí)引入陰離子空位和陽(yáng)離子空位，這對(duì)于應(yīng)用于鎂電池正極材料的構(gòu)筑以提升其儲(chǔ)鎂性能還鮮有報(bào)道。3、綜上，本發(fā)明基于缺位固溶原理，在氬氣/氫氣混合氣氛下，在過量硒粉的氛圍下中，采用煅燒法，在wse2結(jié)構(gòu)中同時(shí)構(gòu)筑w空位和se空位，應(yīng)用于鎂電池正極材料，并研究其電化學(xué)性能。電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，得益于w空位和se空位的協(xié)同作用，使w/se空位共存的wse2表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)循環(huán)性能和倍率性能，在50ma?g-1的電流密度下，wse2的比容量可以穩(wěn)定維持在140mah?g-1左右，并且在電流密度達(dá)到1000ma?g-1時(shí)，表現(xiàn)出較好的倍率性能，并在循環(huán)2700圈過程中，比容量保持率達(dá)到96％，對(duì)新型鎂電池正極材料的開發(fā)具有重要意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路1、本發(fā)明的目的在于提供一種同時(shí)引入陰/陽(yáng)離子空位的制備方法，尤其提供一種基于缺位固溶原理制備w/se空位共存的鎂電池正極材料wse2的方法，并探究w/se空位共存的wse2作為正極材料在鎂電池中的應(yīng)用，在w空位和se空位的協(xié)同作用下，通過該方法制備得到的w/se空位共存的wse2表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性和較高的倍率性能等特點(diǎn)。2、為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所提供的基于缺位固溶原理制備w/se空位共存的鎂電池正極材料wse2的過程包括以下步驟：3、1.按照摩爾比為1:2.1的比例分別稱取鎢粉和硒粉，將其放入無水乙醇中超聲分散處理2h；4、2.離心收集混合物，并放入干燥箱內(nèi)干燥，烘干溫度為60c，烘干時(shí)間為12h；5、3.將干燥的混合物放置于管式爐加熱區(qū)，在氬氣氛圍下800c煅燒2h，隨爐冷卻后得到wse2；6、4.將得到的wse2和硒粉分別放置于兩個(gè)瓷舟中，將硒粉置于上游放置于管式爐加熱區(qū)，在氬氣/氫氣的混合氣氛下，400c煅燒1h，隨爐冷卻后得到w/se空位共存的wse2。7、本發(fā)明還提供了w/se空位共存的wse2作為鎂電池正極材料的應(yīng)用，將所述w/se空位共存的wse2制成正極片，并與金屬鎂負(fù)極材料、玻璃纖維隔膜和apc-thf電解液組裝成扣式電池。將組裝好的電池靜置24h后，在ct2001a電池程控測(cè)試儀上進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試，測(cè)試電壓窗口為0.2～2.1v，電流密度為50～1000ma?g-1。8、本發(fā)明提供的w/se空位共存的wse2鎂電池正極材料的優(yōu)勢(shì)在于：9、1、采用本發(fā)明基于缺位固溶原理的制備方法，制備出w/se空位共存的wse2，并且作為鎂電池正極材料；10、2、采用本發(fā)明制備的w/se空位共存的wse2，w和se空位的協(xié)同作用可以提高其作為正極材料在鎂電池中的電化學(xué)性能。se空位的存在可以暴露更多的活性位點(diǎn)，促進(jìn)wse2吸附更多的鎂離子，提高比容量。w空位可以降低鎂離子與正極材料中w晶格之間的靜電排斥力，以促進(jìn)鎂離子的快速擴(kuò)散，提高其倍率性能。11、3、采用本發(fā)明制備的w/se空位共存的wse2作為鎂電池正極材料，表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能：在50ma?g-1的電流密度下，比容量穩(wěn)定保持在140mah?g-1左右；當(dāng)電流密度達(dá)到1000ma?g-1時(shí)，表現(xiàn)出良好的倍率性能，在循環(huán)2700圈過程中，比容量保持率達(dá)到97.6％。12、以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、結(jié)構(gòu)及所產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明。技術(shù)特征：1.一種基于缺位固溶原理制備w/se空位共存的鎂電池正極材料wse2的方法，其特征在于，制備過程如下：2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于缺位固溶原理制備w/se空位共存的鎂電池正極材料wse2，其特征在于，在w和se空位的協(xié)同作用下，既可以增加鎂離子的吸附活性位點(diǎn)，還可以促進(jìn)鎂離子的擴(kuò)散，并保持儲(chǔ)鎂過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于缺位固溶原理制備w/se空位共存的鎂電池正極材料wse2，其特征在于，所制得的正極材料應(yīng)用在鎂電池中的比容量為140mah?g-1左右，在1000mag-1電流密度下循環(huán)壽命為2700圈循環(huán)，并具有良好的倍率性能。技術(shù)總結(jié)本發(fā)明公開一種基于缺位固溶原理制備W/Se空位共存的鎂電池正極材料WSe<subgt;2</subgt;的方法，屬于電池材料
技術(shù)領(lǐng)域：
：。將鎢粉和硒粉按1:2.1的摩爾比在無水乙醇中超聲分散，干燥后將混合物置于管式爐中，在氬氣氛圍下，800C煅燒2h，隨爐冷卻后得到WSe<subgt;2</subgt;；將得到的WSe<subgt;2</subgt;和硒粉分別放置于管式爐加熱區(qū)，硒粉位于氣流上游，在氬氣/氫氣的混合氣氛下，400C煅燒1h，隨爐冷卻后得到W/Se空位共存的WSe<subgt;2</subgt;。本發(fā)明基于缺位固溶原理，采用簡(jiǎn)單的煅燒法，在WSe<subgt;2</subgt;結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)W空位和Se空位共存，W空位和Se空位的協(xié)同作用，既增加儲(chǔ)鎂比容量，還促進(jìn)鎂離子的快速擴(kuò)散，提高鎂電池的電化學(xué)性能。由其組裝的鎂電池，具有高比容量，優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。技術(shù)研發(fā)人員：呂賀,丁詩(shī)琦,李鎮(zhèn)江,孫永開,陳嵐受保護(hù)的技術(shù)使用者：青島濱海學(xué)院技術(shù)研發(fā)日：技術(shù)公布日：2025/1/6