【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铝硫电池，尤其涉及一种储能用载硫材料mbene的制备方法。
技术介绍
1、金属铝价格低廉、无污染、使用安全且资源丰富，在电能储存方面具有较大的潜力。铝的理论比容量高达2980mah g-1，仅次于锂(3870mah g-1)，铝的体积比容量为8050mahcm-3，作为电池负极材料具备其它金属无可比拟的优势。此外，硫电极也有类似的特点，理论比容量高达1672mah g-1。铝硫电池具备较高的能量密度(1300whk g-1)和理论电压(1.229v)。因此，铝硫电池作为一种高储电器件，有望缓解日益严峻的能源与环境问题。但是，目前关于铝硫电池的研究还只是一个雏形，如何设计和发展兼具高能量密度和长循环稳定性的新型载硫材料是研究铝硫电池的重点。
2、类石墨烯材料(mxene、mbene)在储电器件中展现了优异的电化学性能，有望促进新兴铝硫电池的产业化进程。然而，目前mbene制备方法所采取的高温、高碱以及hf酸的引入与发展绿色环保新能源、新材料的重要导向相悖。
技术实现思路
1、针对目前铝硫电池所面临的挑战及电化学法制备mbene的难点问题，本专利技术提出了一种储能用载硫材料mbene的制备方法，首先研究阳极反应对max相结构演化的影响规律，实现mbene的绿色电化学制备；其次研究铝硫电池中硫的穿梭效应，mbene作为硫的载体材料，明确结构演变、离子传输和电化学行为的内在关联；最后借助mbene在铝电池中的电化学性能反馈其改性策略，阐明mbene电化学制备策略对
2、为实现上述目的，本专利技术提供了：
3、一种max相电极，其max相为nb2sb、ti2sb、nb2seb或nb2teb，优选为nb2sb。
4、一种所述的max相电极的制备方法，包括以下步骤：将max相、导电剂和粘结剂混合，制备max相电极(电极负载量为2mg·cm-2)。
5、进一步地，在所述max相电极的制备方法中，所述max相、导电剂和粘结剂的质量百分数分别为75～90％、5～15％和5～10％，均指的是各物质分别在max相、导电剂和粘结剂总质量中的百分数；优选质量比为8:1:1，即max相、导电剂和粘结剂的质量百分数分别为80％、10％和10％。
6、进一步地，在所述max相电极的制备方法中，所述导电剂为炭黑；所述粘结剂为聚偏氟乙烯。
7、一种储能用载硫材料mbene，由所述的max相电极制备得到。
8、一种所述的储能用载硫材料mbene的制备方法，包括以下步骤：
9、将无水氯化铝和1-乙基-3-甲基氯化铵([emim]cl)混合，制备室温离子液体；
10、将max相电极作为正极，以所述室温离子液体作为电解液，组装扣式电池，进行恒压充电刻蚀，得到储能用载硫材料mbene。
11、进一步地，所述无水氯化铝和1-乙基-3-甲基氯化铵的摩尔比为1:(1.3～1.5)，优选为1:1.3或1:1.5。
12、进一步地，组装扣式电池时，负极为高纯铝片，隔膜为玻璃纤维。
13、进一步地，所述恒压充电刻蚀的刻蚀电压为1.0～1.5v，刻蚀时间为12～18h。
14、本专利技术还提供所述的储能用载硫材料mbene作为铝硫电池硫载体材料中的应用，所述储能用载硫材料mbene直接原位用于铝硫电池硫(s)载体材料。
15、将储能用载硫材料mbene直接原位用于铝硫电池硫载体材料，进行电化学循环稳定性测试，测试过程中：电流密度为0.1～2.0ag-1，电压截止下限为0～0.03v，截止上限为1.5～1.8v。
16、本专利技术直接原位用于铝硫电池s的载体材料在循环过程中，单质硫作为电化学储能材料从nb2sb中脱出，在铝硫电池的储能过程中实现三维max相向二维mbene材料转变。
17、本专利技术的机理为：
18、本专利技术基于室温铝硫电池，采用电化学法刻蚀nb2sb制备nb2b，室温有机离子液体中的离子平衡如式(1)所示：
19、
20、nb2sb内的化学键主要由金属键、离子键和共价键混合组成。电化学刻蚀过程中正极nb2sb处在持续氧化状态，由于nb-s间的金属键较弱，在一定电压条件下s从nb2sb中脱出，同时[alcl4]-向正极移动，与脱出的s生成alscl7，在正极实现了s的脱出，同时完成了铝硫电池的充电行为。室温有机离子液体中的离子呈动态平衡，生成的[al2cl7]-向负极移动并得电子，在负极生成al单质和[alcl4]-，实现al的沉积。放电过程与上述行为相反。
21、正极反应过程如式(2)所示：
22、
23、负极反应过程如式(3)所示：
24、
25、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
26、本专利技术借鉴铝硫电池工作机理，在室温铝硫电池体系中以含硫(族)元素max(优选为nb2sb)相电极为正极，通过恒压电化学法脱出max相中的s(族)原子层，实现三维max相向二维mbene材料的转变，同时完成铝硫(族)电池的充电行为，并将刻蚀后的mbene材料原位用于铝硫电池正极s的载体材料。相比于传统c系列max，b系列max中间原子层s(族)元素与金属原子层(m)之间的分子力更弱，促使其在更低的电压条件下实现max相向mbene材料的转变，其次，s(族)原子层与b原子层之间的强耦合作用，改善了铝硫(族)电池的电化学性能。集mbene制备和高效应用于一体，借助其在铝硫电池中的电化学性能反馈其电化学刻蚀策略，为发展铝硫电池载硫材料开辟新的途径。
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1.一种MAX相电极，其特征在于，其MAX相为Nb2SB、Ti2SB、Nb2SeB或Nb2TeB。
2.一种权利要求1所述的MAX相电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将MAX相、导电剂和粘结剂混合，制备MAX相电极。
3.根据权利要求2所述的MAX相电极的制备方法，其特征在于，所述MAX相、导电剂和粘结剂的质量百分数分别为75～90％、5～15％和5～10％。
4.根据权利要求3所述的MAX相电极的制备方法，其特征在于，所述导电剂为炭黑；所述粘结剂为聚偏氟乙烯。
5.一种储能用载硫材料MBene，其特征在于，由权利要求1所述的MAX相电极制备得到。
6.一种权利要求5所述的储能用载硫材料MBene的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的储能用载硫材料MBene的制备方法，其特征在于，所述无水氯化铝和1-乙基-3-甲基氯化铵的摩尔比为1:1.3～1.5。
8.根据权利要求6所述的储能用载硫材料MBene的制备方法，其特征在于，组装扣式电池时，负极为高纯铝片，隔膜为玻璃
9.根据权利要求6所述的储能用载硫材料MBene的制备方法，其特征在于，所述恒压充电刻蚀的刻蚀电压为1.0～1.5V，刻蚀时间为12～18h。
10.权利要求5所述的储能用载硫材料MBene作为铝硫电池硫载体材料中的应用，其特征在于，所述储能用载硫材料MBene直接原位用于铝硫电池硫载体材料。
...【技术特征摘要】
1.一种max相电极，其特征在于，其max相为nb2sb、ti2sb、nb2seb或nb2teb。
2.一种权利要求1所述的max相电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将max相、导电剂和粘结剂混合，制备max相电极。
3.根据权利要求2所述的max相电极的制备方法，其特征在于，所述max相、导电剂和粘结剂的质量百分数分别为75～90％、5～15％和5～10％。
4.根据权利要求3所述的max相电极的制备方法，其特征在于，所述导电剂为炭黑；所述粘结剂为聚偏氟乙烯。
5.一种储能用载硫材料mbene，其特征在于，由权利要求1所述的max相电极制备得到。
6.一种权利要求5所述的储能用载硫材...
【专利技术属性】
技术研发人员：霍晓更，田袁赫，肖松，苗庆成，亓琳，郭锋，
申请(专利权)人：临沂大学，
类型：发明
国别省市：
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