【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新型水系锌离子电池负极材料的制备和应用技术,属于新能源。
技术介绍
1、自1799年伏特专利技术了世界上第一个电池以来，金属锌因其高的理论容量(820mahg-1和5855mah cm-3)、低氧化还原电势(相对于标准氢电极为—0.76v)、储量丰富、毒性低和高的水溶液相容性等特点一直被人们视为理想的水系电池负极材料。同时，这些特点也直接推动了近期可充电锌离子电池的发展。然而，水系电解液中的锌负极一直都面临严重的不可逆性问题，这主要是由于其超低的有效锌利用率、循环过程中锌枝晶的不可控生长、持续的水分解和不可逆的副反应发生。这些问题长期限制了锌离子电池的商业应用。为解决上述金属锌负极所面临的问题，研究人员相继提出界面工程、结构工程和电解液工程去抑制这些副反应的发生。然而，现有的策略只是能抑制这些副反应的发生，其改善效果较为有限且不能从根本上彻底的解决。而且，目前锌负极的有效利用率大部分都低于百分之一，这意味着基于锌负极的水系锌离子电池的大规模应用目前是不可能的。因此，基于上述的研究现状，亟须发开一种合适的负极材料，以彻底解决金属锌负极所面临的问题，同时实现锌离子电池较高的稳定性和可逆性。
技术实现思路
1、技术问题：本专利技术的目的在于解决金属锌作为水系锌离子电池负极材料的本征问题，提出一种新型水系锌离子电池负极材料的制备。本专利技术的新型水系锌离子电池负极材料硒化钌适用于碱性、酸性、中性水系锌离子电池，可从根本上解决上述
技术介绍
中金属锌负极在水系电池中所面临的问题
2、技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案之一为：一种新型水系锌离子电池负极材料，分别将钌源、硒源和水合肼加入到去离子水中并搅拌至充分混合，通过水热反应得到黑色沉淀物，再用去离子水和无水乙醇离心清洗多次并烘干，最后经高温煅烧得到硒化钌材料；所得硒化钌材料中ru和se的化学计量比1：2，且在水溶液中具有电化学析氢惰性。
3、所述的钌源为氯化钌或溴化钌，所述的硒源为硒粉或二氧化硒。
4、制备所述的一种新型水系锌离子电池负极材料的方法，具体包括如下步骤：
5、(1)将钌源、硒源、水合肼分散在去离子水中，混合搅拌至分散均匀；
6、(2)将上述混合溶液转移反应釜中，并在烘箱中进行水热合成反应；待水热反应结束冷却至室温，将反应釜中黑色沉淀物取出并用去离子水和无水乙醇离心清洗多次，以充分去除可溶于水和乙醇的杂质，然后恒温干燥；
7、(3)最后将黑色沉淀物置于无氧环境高温煅烧，即得到硒化钌材料。
8、步骤(1)中钌和硒的物质的量之比为0.2～0.6：1，硒与水合肼的比例为1:1～15mmol/ml。
9、步骤(2)中烘箱温度为150～230℃，反应时间为8～18h。
10、步骤(3)中煅烧温度为250～700℃，时间为2～8h。
11、所述的新型水系锌离子电池负极材料在水系锌离子电池体系中的应用。
12、包括一次或二次水系电池。
13、包括碱性、酸性和中性水系锌离子电池。
14、有益效果：(1)本方案制得的硒化钌作为负极材料可替代传统金属锌负极，具有高度可逆的锌离子和质子共嵌脱机制，克服了锌负极所面临的如水分解引发析氢副反应、金属锌枝晶生长、金属锌低利用率等问题。
15、(2)本方案制得的硒化钌作为负极材料在水系锌离子电池电解液中还具有可逆的亚纳米级锌晶粒沉积与剥离机制，这即可以从根本上消除了锌枝晶的形成，还可以大幅降低电极界面阻抗并加速表面反应动力学，从而大幅提升电池的可逆容量和循环寿命。
16、(3)目前没有任何文献和专利报道过硒化钌材料用于水系锌离子电池，即使少量的硒化钌材料制备方法被报道，但其制备方法、所得硒化钌化学计量比，以及微观结构和我们所述制备方法不尽相同，同时其电化学应用和我们所述应用完全背道而驰，均为应用在电化学析氢反应上，而我们制得的硒化钌具有本征不可析氢的特性，因而可应用于水系锌离子电池，可用于水系电池电极材料。因此本专利技术的制备方法和应用将填补硒化钌在水系锌离子电池中的应用，并可以拓展到水系锌锂、锌钠、锌猛、锌钾、锌质子等一系列混合金属离子电池等储能领域。
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1.一种新型水系锌离子电池负极材料，其特征在于：分别将钌源、硒源和水合肼加入到去离子水中并搅拌至充分混合，通过水热反应得到黑色沉淀物，再用去离子水和无水乙醇离心清洗多次并烘干，最后经高温煅烧得到硒化钌材料；所得硒化钌材料中Ru和Se的化学计量比1：2，且在水溶液中具有电化学析氢惰性。
2.根据权利要求1所述的一种新型水系锌离子电池负极材料，其特征在于，所述的钌源为氯化钌或溴化钌，所述的硒源为硒粉或二氧化硒。
3.制备权利要求1或2所述的一种新型水系锌离子电池负极材料的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种新型水系锌离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中钌和硒的物质的量之比为0.2～0.6：1，硒与水合肼的比例为1:1～15mmol/ml。
5.根据权利要求3所述的一种新型水系锌离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中烘箱温度为150～230℃，反应时间为8～18h。
6.根据权利要求3所述的一种新型水系锌离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中煅烧温度为2
...【技术特征摘要】
1.一种新型水系锌离子电池负极材料，其特征在于：分别将钌源、硒源和水合肼加入到去离子水中并搅拌至充分混合，通过水热反应得到黑色沉淀物，再用去离子水和无水乙醇离心清洗多次并烘干，最后经高温煅烧得到硒化钌材料；所得硒化钌材料中ru和se的化学计量比1：2，且在水溶液中具有电化学析氢惰性。
2.根据权利要求1所述的一种新型水系锌离子电池负极材料，其特征在于，所述的钌源为氯化钌或溴化钌，所述的硒源为硒粉或二氧化硒。
3.制备权利要求1或2所述的一种新型水系锌离子电池负极材料的方法，其特征在于，...
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