【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源电池制备，尤其涉及一种mxene材料及其制备方法和作为水系锌溴电池正极宿主材料的应用。
技术介绍
1、尽管商用锂离子电池具有比容量和循环稳定性高的特点，但仍存在安全性差、资源有限等障碍。水性锌离子电池具有安全性高、环保等优点，已成为大型储能系统的发展目标。此外，锌金属阳极不仅成本可控，而且理论比容量达到820mah/g。此前，锌离子电池大多数采用类似于锂离子电池的插层沉积形式进行充放电反应，如钒锰基电池，但这种策略带来了电极稳定性差、反应动力学慢、电压低等明显缺陷。卤素正极的还原氧化转化过程可以直接提供电荷转移，减少了对电极结构的影响。因此，研究制造工艺简单、成本低、工作电压高、转化动力学快的无液流溴化锌电池(fl-zbbs)对开发高性能水性锌离子电池具有重要意义。
2、然而，fl-zbbs的实际应用和商业化仍然存在一些阻碍。在充电过程中，br2在正极周围产生，并与电解质中的br-形成绝缘的聚溴化物(br3-)。由于聚溴化物的高溶解性，在充电过程中形成的产物会产生明显的穿梭效应，导致活性物质损失，降低库仑效率和循环稳定性。此外，多溴化物的绝缘性和腐蚀性也会显著影响电池的反应动力学和稳定性，因此对正极材料提出了更高的要求。此前，针对以上问题，部分研究采用具有大比表面积的碳材料作为正极，通过物理约束减少多溴化合物的穿梭，并利用碳材料的高导电性来改善动力学。然而，聚溴化物仍然存在显著的扩散，循环稳定性较差。同时，电池的电化学反应动力学表现也有待提升。因此，对多溴化物具有稳定化学吸附作用和催化作用的正极宿
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种mxene材料及其制备方法和作为水系锌溴电池正极宿主材料的应用。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种mxene材料的制备方法，包含下列步骤：
4、(1)将max相陶瓷粉末和卤化盐混合进行压制，得到样品；
5、(2)将样品、卤化盐和刻蚀剂混合进行刻蚀，得到所述的mxene材料。
6、作为优选，步骤(1)所述max相陶瓷粉末包含ti3alc2、ti2alc、ti2aln和v2alc中的一种或几种；
7、所述max相陶瓷粉末和卤化盐的质量比为0.5～1.5：2.5～3.5；
8、所述压制的压力为15～25mpa。
9、作为优选，步骤(2)所述刻蚀剂包含cucl2、nicl2、cubr2和nibr2中的一种或几种；
10、步骤(1)所述max相陶瓷粉末和步骤(2)所述卤化盐、刻蚀剂的摩尔比为0.5～1.5：8～12：2～6；
11、所述刻蚀的升温速率为8～12℃/min，目标温度为500～800℃，到达目标温度的保温时间为15～40min。
12、本专利技术还提供了所述制备方法得到的mxene材料。
13、本专利技术还提供了所述mxene材料在制备正极材料中的应用。
14、本专利技术还提供了一种正极材料，由包含下列质量份数的原料制备得到：
15、mxene材料7～8份、导电剂1～2份、粘结剂0.5～1.5份和有机溶剂80～300份。
16、作为优选，所述导电剂包含乙炔黑、石墨烯和碳纳米管中的一种或几种；所述粘结剂包含聚偏二氟乙烯和/或聚四氟乙烯；所述有机溶剂包含n-甲基吡咯烷酮和/或乙醇。
17、本专利技术还提供了所述正极材料的制备方法，包含下列步骤：
18、将各原料混合，顺次进行涂覆和干燥，得到所述的正极材料。
19、本专利技术还提供了所述正极材料在制备水系非液流锌溴电池中的应用，其特征在于，所述水系非液流锌溴电池包含正极材料、负极材料和锌-溴电解液。
20、作为优选，所述锌-溴电解液的浓度为1～5mol/l。
21、本专利技术的有益效果是：
22、本专利技术提供了一种mxene材料的制备方法，包含下列步骤：将max相陶瓷粉末和卤化盐混合进行压制，得到样品；将样品、卤化盐和刻蚀剂混合进行刻蚀，得到mxene材料。本专利技术提供的mxene材料制备方法简单，对比其余的正极宿主材料，不需要在制备电极的过程中额外添加或补充活性物质，其反应所需的活性物质都在液相的电解质中，能有效提高锌溴电池的实用性。
23、本专利技术制备了一种锌溴电池高性能正极宿主材料，采用二维开放层状结构的mxene材料，其本身具有大的比表面积和丰富的表面官能团，可以有效抑制多溴化物的穿梭效应。此外，mxene材料的导电骨架可以实现有效的电子转移。通过mxene宿主材料对多溴化物的物理化学吸附能够抑制电池反应过程中出现的穿梭效应，同时催化电化学氧化还原过程，加快电化学动力学，得到高循环稳定性和快速反应动力学的锌溴电池。
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1.一种MXene材料的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述MAX相陶瓷粉末包含Ti3AlC2、Ti2AlC、Ti2AlN和V2AlC中的一种或几种；
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述刻蚀剂包含CuCl2、NiCl2、CuBr2和NiBr2中的一种或几种；
4.权利要求1～3任意一项所述制备方法得到的MXene材料。
5.权利要求4所述MXene材料在制备正极材料中的应用。
6.一种正极材料，其特征在于，由包含下列质量份数的原料制备得到：
7.如权利要求6所述的正极材料，其特征在于，所述导电剂包含乙炔黑、石墨烯和碳纳米管中的一种或几种；所述粘结剂包含聚偏二氟乙烯和/或聚四氟乙烯；所述有机溶剂包含N-甲基吡咯烷酮和/或乙醇。
8.权利要求6或7所述正极材料的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：
9.权利要求6或7所述正极材料在制备水系非液流锌溴电池中的应用，其特征在于，所述水系非液流锌溴电池包含权利要求
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述锌-溴电解液的浓度为1～5mol/L。
...【技术特征摘要】
1.一种mxene材料的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述max相陶瓷粉末包含ti3alc2、ti2alc、ti2aln和v2alc中的一种或几种；
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述刻蚀剂包含cucl2、nicl2、cubr2和nibr2中的一种或几种；
4.权利要求1～3任意一项所述制备方法得到的mxene材料。
5.权利要求4所述mxene材料在制备正极材料中的应用。
6.一种正极材料，其特征在于，由包含下列质量份...
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