【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池材料，具体而言，涉及一种钾离子电池负极材料、其制备方法及应用。
技术介绍
1、廉价、高效的大规模储能系统是实现可再生能源(如太阳能、风能)合理存储、利用。
2、在电化学储能领域里，锂离子电池占据了主导的商业地位，被广泛用于手机、电脑和其他可便携式的电源。而随着风力发电、光伏发电等新兴领域的技术成熟以及大规模投入使用，由于大规模储能器件能解决时间和空间发电的不对等问题而成为当下研究的热点之一。
3、但由于全球锂资源短缺，导致原材料碳酸锂的价格持续走高，2022年碳酸锂价格更是达到了50～60万元/吨，受锂资源的价格、储量和分布的限制，锂离子电池难以用于大规模储能。由于钾相对于钠、镁、铝等而言具有低的标准电位，钾离子电池在理论上能够提供更高的放电电位和能量密度，且相较于锂有丰富、廉价的原料资源，是替代锂离子电池的理想材料之一。而电极材料作为储能器件的最核心组件，极大的影响着储能器件的能量和功率密度、使用周期等关键参数。尤其是设计一种兼具高能量密度，结构稳定循环寿命长的负极材料对促进电池的发展至关重要。
4、过渡金属二卤化合物(tmdcs)如：wse2、cose2、mose2、ws2、cos2、mos2等材料。由于其化学稳定性、易于合成、导电性和层状结构等优点，引起了电化学储能研究人员的兴趣。与石墨类似，tmdcs具有单层和多层纳米片，其中金属原子夹在两个硒原子之间，其层状晶体结构允许钾离子的插入和提取。mose2具有独特的夹心结构、高可逆性和高可用性，被认为是一种很有前景的钾离子
5、mose2具有较大的层间距离，可以为钾离子的嵌入和脱出提供了足够的空间，降低了其扩散势垒，缓冲了在重复的钾化和脱钾化过程中发生的体积变化，从而保护了电极材料的结构完整性，提高了反应动力学。此外，mose2潜在的多步电子转移意味着其具有较高的能量密度。
6、然而，mose2作为钾离子电池的负极仍面临着低电导率和大体积膨胀等挑战，导致大极化、反应动力学缓慢和在重复充放电过程中电极材料的粉碎。
技术实现思路
1、针对以上问题，本专利技术是目的在于提供了一种钾离子电池负极材料、其制备方法及应用。本专利技术通过制备一种mose2和cose2负极复合材料，实现优异的钾离子储存性能。对于提高钾离子电池的能量密度、实现优异的结构稳定性以及提升电池的整体性能具有重要的意义。
2、为达到上述目的，可以采用以下技术方案：一种钾离子电池，所述钾离子电池包括：负极、电解液、隔膜和正极，负极极片所用的负极材料为go-mose2-cose2复合材料(g/ms-cs)。
3、所述负极还包括涂炭金属铜箔。
4、所述隔膜为聚丙烯玻璃纤维隔膜。
5、半电池的对电极为钾金属。
6、所述电解液，其中溶质为双氟磺酰亚胺钾盐(kfsi)，溶剂包括碳酸乙烯(ec)和碳酸二乙酯(dec)。
7、制备所述的钾离子电池的方法，所述对负极材料按以下步骤制备：
8、s1.通过一步水热法制备comoo4前体：将co(no3)2·6h2o和na2moo4·2h2o溶解在水中，搅拌、超声处理后得到的粉红色溶液然后转移到高压釜中，密封后高温处理后，将得到的紫色前体通过过滤收集，干燥；
9、s2.制备得到g/ms-cs：将comoo4前体和氧化石墨烯(go)粉末分散在水中，通过超声处理，直到溶液均匀分散成悬浮液，然后，将含有硒粉的n2h2·h2o溶液加入上述分散的悬浮液中，搅拌充分，最后，将混合悬浮液转移到高压釜中，密封后在高温处理，最终的黑色粉末经过过滤和干燥，得到g/ms-cs。
10、所述对高温处理都是在180℃下处理。
11、有益效果
12、本专利技术通过构建固定在石墨烯go上的mose2-cose2来改善钾离子电池的氧化还原反应动力学，并展示出了其开发高性能钾离子电池的潜力。首先，高导电性的氧化石墨烯的添加，将石墨烯作为mose2-cose2的骨架，能够有效降低mose2-cose2在嵌入钾离子时的体积膨胀，增加了活性位点的数量，从而提高了电池的比容量并提高电导率，减少了在重复充放电过程中电极材料的粉碎，进而显著提高了电池的比容量和循环性能，很好地弥补了mose2-cose2材料的不足。同时，石墨烯作为一种常见的二维导电碳材料，可以为电子传输提供良好的导电网络，缩短了钾离子的扩散距离，从而提高复合材料的循环性能。此外，嵌入碳结构中的mose2-cose2旨在有效抑制钾离子嵌入、脱出过程中结构的破坏，维持材料结构稳定性并提高了反应动力学，具有更好的电解质渗透。
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1.一种钾离子电池，所述钾离子电池包括：负极、电解液、隔膜和正极，其特征在于，负极极片所用的负极材料为GO-MoSe2-CoSe2复合材料(G/MS-CS)。
2.根据权利要求1所述的钾离子电池，其特征在于，所述负极还包括涂炭金属铜箔。
3.根据权利要求1所述的钾离子电池，其特征在于，所述隔膜为聚丙烯玻璃纤维隔膜。
4.根据权利要求1所述的钾离子电池，其特征在于，半电池的对电极为钾金属。
5.根据权利要求1所述的钾离子电池，其特征在于，所述电解液，其中溶质为双氟磺酰亚胺钾盐(KFSI)，溶剂包括碳酸乙烯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)。
6.制备权利要求1～5任一所述的钾离子电池的方法，其特征在于，所述对负极材料按以下步骤制备：
7.根据权利要求6所述的制备钾离子电池的方法，其特征在于，所述对高温处理都是在180℃下处理。
【技术特征摘要】
1.一种钾离子电池，所述钾离子电池包括：负极、电解液、隔膜和正极，其特征在于，负极极片所用的负极材料为go-mose2-cose2复合材料(g/ms-cs)。
2.根据权利要求1所述的钾离子电池，其特征在于，所述负极还包括涂炭金属铜箔。
3.根据权利要求1所述的钾离子电池，其特征在于，所述隔膜为聚丙烯玻璃纤维隔膜。
4.根据权利要求1所述的钾离子电池，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：韦茗轩，贺加瑞，刘希，李佳奇，冉可欣，王宇，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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