一种光辅助锂二次电池制造技术

本发明专利技术属于新型能源领域，涉及一种光辅助锂二次电池电极材料的制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种光辅助锂二次电池MOF负载钙钛矿复合电极材料的制备方法


[0001]本专利技术属于新能源
，具体涉及一种光辅助锂二次电池
MOF
负载钙钛矿复合电极材料的制备方法
。

技术介绍

[0002]近年来对于清洁能源，尤其是对于太阳能的利用与储存逐渐被关注
。
将太阳能与锂二次电池联系起来开发的光辅助锂二次电池也有了深入研究，光致效应可以全面优化锂二次电池的性能，同时太阳能可以作为外界能量补充，弥补在储能中的能量损耗
。
因此具有与电池反应电势相匹配的半导体材料常被用作光催化剂，加入到光辅助锂二次电池的正极材料中
。
[0003]卤化物钙钛矿具有结构多变，电子结构可调，光电性能优异等多方面优势，因此在太阳能电池，发光材料器件和光探测器等领域取得巨大进展
。
但其稳定性较差，会被水以及一般溶剂溶解
。
因此通常使用各种方法避免其溶解，以提高卤化物钙钛矿的化学稳定性
。
已有报道选用石墨烯，石墨相氮化碳等片层结构对其进行包覆来减少其溶解，还有使用多孔结构来负载钙钛矿进而实现钙钛矿的化学稳定
。
[0004]因此本专利技术使用
MOF
与卤化物钙钛矿一起制备成复合材料作为光辅助锂二次电池正极
。
因为
MOF
材料结构可调，将
MOF
与卤化物钙钛矿一起制备成复合材料，一个方面可以增加比表面积，扩大反应界面；另一方面可以作为钙钛矿
CsPbBr3的保护层，防止其溶解
。
钙钛矿
CsPbBr3材料作为重要的光敏材料，可以在较长波段范围产生光致效应，生成光生载流子；与
MOF
材料形成的异质结构有利于光生载流子的分离，大大降低了光生电子空穴对湮灭的可能，提高了光能的利用率
。
作为正极材料应用于光辅助锂二次电池可以有效加快电子电导与离子传输，抑制循环过程中的形变，提高材料整体的循环稳定性，另外增加光能利用率，增强光辅助效果
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于合成一种光辅助锂二次电池
MOF
负载钙钛矿复合电极材料的制备方法
。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007](1)
分别配置三水合硝酸铜的甲醇溶液，以及
H3BTC
的甲醇溶液，然后将两者混合后剧烈搅拌2～
20min
，立即拿下静置，在室温下静置
12
～
72h。
然后离心收集沉淀物，并以甲醇清洗数次
。
之后真空干燥
12
～
48h。
再将干燥的
HKUST
‑1进行研磨，然后在
100
～
200℃
的烘箱中真空干燥6～
24h
，以实现材料活化
。
其用量为：
10
～
500mL
甲醇
(CH4O)
，
100
～
1000mg H3BTC
，1～
3g
三水合硝酸铜
(Cu(NO3)2·
3H2O)。
[0008](2)
将已合成的
HKUST
‑1粉末浸入
PbBr
的溶液中，搅拌
0.5
～
6h
；然后洗净沉淀，再将沉淀浸入
CsBr2的溶液中，搅拌
0.5
～
6h
；然后加入油酸和油胺搅拌，再加入甲苯
。
离心收
获沉淀颗粒即为复合材料，并用正己烷清洗，放入烘箱干燥即可
。
[0009](3)
将制备好的
HKUST
‑1‑
CsPbBr3复合材料与导电炭黑与
PVDF
以5～8：1～4：1的质量比均匀混合，然后均匀涂敷在碳布
、
不锈钢网
、
碳纸或钛网上，在
60℃
烘箱中真空干燥
12h
即可得到
HKUST
‑1‑
CsPbBr3正极材料
。
[0010][0011](4)
将
HKUST
‑1‑
CsPbBr3正极材料组装成电池得到较好的倍率性能和循环性能，如图2所示
。
附图说明
：
[0012]图1为
MOF
材料
HKUST
‑1材料
SEM
形貌图
。
[0013]图2光辅助锂二次电池在光照下，
a)
倍率性能，
b)0.5C
循环性能和
c)2C
循环性能
。
具体实施方式
：
[0014]实例一：
[0015]将
86mg H3BTC
和
180mg
三水合硝酸铜分别溶于
10mL
甲醇中完全溶解，然后将两者混合后剧烈搅拌
10min。
在室温下静置
24h
后，离心收集沉淀物，之后在
60℃
烘箱中烘干
24h。
再将干燥的
HKUST
‑1进行研磨，然后在
150℃
的烘箱中真空干燥
12h
，以实现材料活化
。
[0016]将已活化的
HKUST
‑1粉末
50mg
浸入
5mLPbBr
的
DMSO
溶液中，搅拌
2h
；然后用
DMSO
溶液洗净沉淀，再将沉淀浸入
5mLCsBr2的
DMSO
溶液中，搅拌
1h
；然后加入
20mL
油酸，
10mL
油胺搅拌
30min
，再加入甲苯
。
然后进行离心收获沉淀颗粒即为复合材料，并用正己烷清洗，再放入烘箱干燥即可
。
[0017]最后将制备好的
HKUST
‑1‑
CsPbBr3复合材料与导电炭黑与
PVDF
以6：3：1的质量比均匀混合，然后均匀涂敷在碳布上，在
60℃
烘箱中真空干燥
12h
即可得到
HKUST
‑1‑
CsPbBr3/CC
的光辅助锂硫电池正极材料
。
[0018]实例二：
[0019]将
0.86g H3BTC
和
1.8g
三水合硝酸铜分别溶于...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.HKUST
‑1‑
CsPbBr3复合材料的制备方法如下：
MOF
材料
HKUST
‑1具体制备步骤如下：分别配置三水合硝酸铜的甲醇溶液，以及
H3BTC
的甲醇溶液，然后将两者混合后剧烈搅拌2～
20min
，立即拿下静置，在室温下静置
12
～
72h。
然后离心收集沉淀物，并以甲醇清洗数次
。
之后真空干燥
12
～
48h。
再将干燥的
HKUST
‑1进行研磨，然后在
100
～
200℃
的烘箱中真空干燥6～
24h
，以实现材料活化
。
其用量为：
10
～
500mL
甲醇
(CH4O)
，
100
～
1000mg H3BTC
，1～
3g
三水合硝酸铜
(Cu(NO3)2·
3H2O)。
负载钙钛矿材料
CsPbBr3的制备步骤如下：将已合成的
HKUST
‑1粉末浸入
PbBr
的溶液中，搅拌
0.5
～
6h
；然后洗净沉淀，再将沉淀浸入
CsBr2的溶液中，搅拌
0.5
～
6h
；然后加入油酸和油胺搅拌，再加入甲苯
。
离心收获沉淀颗粒即为复合材料，并用正己烷清洗，放入烘箱干燥即可
。
制备
HKUST
‑1‑
CsPbBr3电极的步骤如下：将制备好的
HKUST
‑1‑
CsPbBr3复合材料与导电炭黑与
PVDF
以5～8：1～4：1的质量比均匀混合，然后均匀涂敷在碳布
、
不锈钢网
、
碳纸或钛网上，在
60℃
烘箱中真空干燥
12h
即可得到
HKUST
‑1‑
CsPbBr3正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽，刘毓皓，陈人杰，吴锋，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：