【技术实现步骤摘要】
本公开涉及电池储能，尤其涉及一种二碲化钴/氮掺杂碳纳米项链cote2/n-cnn复合电极及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂离子电池具有高的能量密度和功率密度，已广泛应用于各种储能装置。但是，锂资源储量有限且分布不均，限制了其在大规模储能领域的应用。钠离子电池由于丰富的钠资源储量以及与锂离子电池相似的储能机制，被认为有潜力在大规模储能领域得到广泛应用。然而，相比于锂离子li+，钠离子na+半径较大，导致钠离子电池的负极材料电化学性能较差。因此，亟需寻找具有优异倍率性能与循环稳定性的钠离子电池负极材料。过渡金属硫族化合物由于其较大的层间距和较高的理论容量，具有良好的应用前景，然而循环过程中较大的体积膨胀导致其电极容量衰减严重。
2、氮掺杂碳材料表面存在大量缺陷，作为电极材料能够提供大量的na+存储活性位点和丰富的na+扩散通道，大大提高电极的电导率。静电纺丝技术作为一种常见的制备超细纤维的手段，具有低成本，多功能性以及高可控性的特点。通过静电纺丝构建的三维氮掺杂碳纳米纤维网络可以有效缓解过渡金属硫族化合物导电性差以及体积膨胀大的问题，同时保持结构稳定性以及加快离子输运速度。因此，通过静电纺丝设计氮掺杂碳复合材料，可以有效提高材料的电化学性能。
3、此外，相比于硫化物和硒化物，过渡金属碲化物具有诸多优势。首先，碲化物具有更高的导电性，加速反应动力学。其次，碲化物更大的层间距使材料在反应过程中的体积膨胀较小，提高了复合电极材料的结构稳定性。因而，二碲化钴cote2基钠离子电池负极材料具有优异倍率性能和循环稳定
技术实现思路
1、针对上述问题，本公开提供了一种二碲化钴/氮掺杂碳纳米项链cote2/n-cnn复合电极及其制备方法和应用。
2、根据本公开的第一方面，提供了一种二碲化钴/氮掺杂碳纳米项链cote2/n-cnn复合电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3、a、制备金属有机框架材料二甲基咪唑钴zif-67：首先将1.2～1.6g五水合硝酸钴溶解于100ml甲醇中，形成均匀溶液标记为溶液a，将3.5～4.1g二甲基咪唑溶解于50ml甲醇中形成均匀溶液标记为溶液b，将溶液b快速注入溶液a中，并搅拌2小时，之后离心，洗涤，干燥得到zif-67；
4、b、通过静电纺丝得到项链状zif-67/聚丙烯腈pan复合材料：将所得到的zif-67与聚丙烯腈按1:1质量比分散于氮，氮-二甲基甲酰胺c3h7no中，充分搅拌至少24小时，之后使用20号针头，纺丝距离为18cm，在20kv(+18kv，-2kv)电压下以0.08mm min-1推注速度进行纺丝，得到zif-67/pan复合材料；
5、c、通过退火的方式制备cote2/n-cnn：取600～800mg zif-67/pan，并按其5倍质量取碲粉，在氩气/氢气气氛中，首先在250℃下保温4h，再以2℃ min-1升温至600℃，并保温3小时，自然冷却到室温即可得到二碲化钴/氮掺杂碳纳米项链cote2/n-cnn复合电极。
6、根据本公开的第二方面，提供了一种二碲化钴/氮掺杂碳纳米项链cote2/n-cnn复合电极。
7、根据本公开的第三方面，提供了一种二碲化钴/氮掺杂碳纳米项链cote2/n-cnn复合电极的应用，其特征在于，将其作为工作电极组装成标准cr2025型半电池进行电化学测试。
8、优选地，将所述二碲化钴/氮掺杂碳纳米项链cote2/n-cnn复合电极作为工作电极组装成标准cr2025型半电池进行电化学测试，包括以下步骤：
9、a、工作电极制备：先将cote2/n-cnn与导电炭黑和粘结剂羧甲基纤维素钠按照7:2:1的比例在水中混合均匀后涂布在铜箔上，在70～100℃真空干燥10～12h，然后将其裁成直径为11～12mm的圆形电极片；
10、b、钠离子电池组装：将cote2/n-cnn作为工作电极，钠片作为对电极或参比电极，隔膜为whatman玻璃纤维，电解液为1m的高氯酸钠溶解在含5.0wt％氟代碳酸乙烯酯的质量比为1:1的碳酸乙烯酯和碳酸二乙烯酯的混合液中，在充满氩气的手套箱中组装成cr2025型半电池，手套箱的水氧值分别为[o2]<1ppm,[h2o]<1ppm；
11、c、使用ivium-n-stat电化学工作站进行循环伏安测试，扫速为0.2～1.0mv s-1，电压范围为0.01～2.5v；
12、d、电化学阻抗测试条件是在室温下进行，频率范围为100khz到10mhz；
13、e、使用land ct2001a电池测试系统进行恒电流充放电测试，电压范围为0.01～2.5v；
14、f、电池的拆卸表征：将充放电测试后的电池在手套箱中拆解，取出电极片，放入碳酸二甲酯溶液中浸泡20～24小时，再用乙醇清洗3～6次，烘干后进行透射电子显微镜表征，手套箱的水氧值分别为[o2]<1ppm,[h2o]<1ppm。
15、本公开技术方案的有益效果：
16、本公开所述二碲化钴/氮掺杂碳纳米项链复合电极，其中cote2/n-cnn具有项链状结构，该材料具有以下特性：第一，cote2材料有较大的层间距，相比钴纳米粒子反应过程中体积变化较小，有更好的循环稳定性；第二，cote2材料本身具有优秀的导电性，加速反应动力学；第三，衍生于金属有机框架材料(mof)的氮掺杂碳纳米笼可以有效缓冲材料在充放电过程中由于体积变化产生的机械应力，使材料具有很高的稳定性；第四，含有丰富缺陷的氮掺杂碳提高了材料的导电性，增强了na+的吸附和存储能力。此外，该材料使用zif-67静电纺丝后直接退火碲化合成，合成工艺简洁。因此，cote2/n-cnn作为钠离子电池负极材料，表现出优异的综合电化学性能,其表现出较高的放电容量(0.1a g-1电流密度下循环200圈的容量为251.0mah g-1)，优异的循环稳定性(1.0a g-1电流密度下1200次循环后的放电容量为188.9mah g-1)和倍率性能(5.0a g-1电流密度下的放电容量为157.0mah g-1)。
17、而且，碳纳米笼和碳纳米纤维可以有效减少反应过程中cote2纳米颗粒的团聚和体积膨胀，提高了复合材料的结构稳定性；相互交联的氮掺杂碳纳米纤维提供了丰富的na+存储活性位点和na+扩散通道，可以进一步有效地提高材料的导电性。
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1.一种二碲化钴/氮掺杂碳纳米项链CoTe2/N-CNN复合电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.一种根据权利要求1所述的制备方法得到的二碲化钴/氮掺杂碳纳米项链CoTe2/N-CNN复合电极。
3.根据权利要求2所述的二碲化钴/氮掺杂碳纳米项链CoTe2/N-CNN复合电极的应用，其特征在于，将其作为工作电极组装成标准CR2025型半电池进行电化学测试。
4.根据权利要求2所述的二碲化钴/氮掺杂碳纳米项链CoTe2/N-CNN复合电极的应用，其特征在于，将其作为工作电极组装成标准CR2025型半电池进行电化学测试，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种二碲化钴/氮掺杂碳纳米项链cote2/n-cnn复合电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.一种根据权利要求1所述的制备方法得到的二碲化钴/氮掺杂碳纳米项链cote2/n-cnn复合电极。
3.根据权利要求2所述的二碲化钴/氮掺杂碳纳米项链cote2/...
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