一种基于三维有序多孔碳光晶的富硒锂硒电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于三维有序多孔碳光晶的富硒锂硒电池及其制备方法，一方面在硒单质中掺入微量的硫，合成富硒的硫硒化物作为电池活性材料；另一方面，用真空抽滤的方法合成二氧化硅胶晶模板，在模板间隙中合成金属有机框架化合物，经过高温碳化形成二氧化硅和有序多孔碳复合物，去除二氧化硅蛋白石模板后获得三维有序分级多孔的氮掺杂碳光子晶体。将富硒的硫硒化物与氮掺杂碳光子晶体复合作为锂硒电池正极材料，以锂金属作对电极，制备锂硒电池。与现有技术相比，通过本发明专利技术，获得了高比容量、高倍率性能和长循环寿命的锂硒电池。高倍率性能和长循环寿命的锂硒电池。高倍率性能和长循环寿命的锂硒电池。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维有序多孔碳光晶的富硒锂硒电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂电池
的材质及制备方法，尤其是涉及一种基于三维有序多孔碳光晶的富硒锂硒电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着自然资源的日益枯竭，传统的不可再生能源无法继续满足人类社会发展的需要，人们对可替代能源的需求日益迫切。锂离子电池作为当前常用的电化学存储装置具有良好的热安全性、良好的可逆性和无毒性等特点。但是，鉴于锂离子电池是基于锂离子在电极材料分子结构的间隙中嵌锂脱锂的反应机理，它的理论比容量和能量密度受到限制，无法满足大功率设备如动力汽车等的需求。
[0003]锂硒电池因其硒单质具有高的本征电导率而受到广泛关注。它的反应机理与锂离子电池不同，是基于金属锂与硒的化学反应，因此具有高的理论比容量(675 mAhg
‑1)、高的理论能量密度、环境友好等特点。但是与其它锂电池一样，锂硒电池的安全性如自燃现象，始终阻碍着动力电池的应用前景。产生自燃现象的根本原因是电动电池堆局部过热引起的，而电池电极内部的微观的不均匀反应是局部过热的罪魁祸首。利用光子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三维有序多孔碳光晶的富硒锂硒电池的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)富硒硫硒化物的制备将硒粉和少量的硫粉混合，研磨，密封热处理，得到富硒硫硒化物粉末；(2)微球光子晶体的制备将氧化硅微球分散至溶剂中，超声，配成氧化硅微球溶液，将氧化硅微球溶液倒入真空抽滤的容器中，抽滤，制备厚度可控的微球光子晶体；(3)氮掺杂碳光子晶体的制备将微球光子晶体浸泡至金属有机框架物质的前驱体溶液中，随后于50℃
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90℃反应1
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12h，在微球光子晶体的间隙中生成金属有机框架物质；得到的样品置于惰性气氛中高温热处理，自然冷却至室温，然后浸泡至氢氟酸溶液中，取出清洗干燥得到氮掺杂碳光子晶体；(4)电极材料的制备将步骤(1)得到的富硒硫硒化物粉末和步骤(3)得到的氮掺杂碳光子晶体混合，研磨，密封，随后热处理，获得硫硒化物和碳光子晶体的复合电极材料；(5)锂硒电池的制备将步骤(4)得到的复合电极材料制成锂硒电池正极，以锂片为负极，聚丙烯为隔膜，组装成电池。2.根据权利要求1所述的一种基于三维有序多孔碳光晶的富硒锂硒电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)中富硒硫硒化物粉末中硫的质量百分含量为5～20％；热处理的温度为220℃
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280℃，热处理时间为1h
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12h。3.根据权利要求1所述的一种基于三维有序多孔碳光晶的富硒锂硒电池的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述氧化硅微球溶液的质量浓度为0.1％～10％，采用的溶剂包括酒精，单分散微球的粒径为100nm
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1000nm；真空抽滤的抽滤时间为10min
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2h，得到的微球光子晶体的厚度为10um

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓斌，林升炫，肖佳佳，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：