CN113488653B - 一种高稳定的柔性锌负极材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种高稳定的柔性锌负极材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113488653B
CN113488653B CN202110769258.8A CN202110769258A CN113488653B CN 113488653 B CN113488653 B CN 113488653B CN 202110769258 A CN202110769258 A CN 202110769258A CN 113488653 B CN113488653 B CN 113488653B
Authority
CN
China
Prior art keywords
zinc
mxene
negative electrode
electrode material
flexible
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110769258.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113488653A (zh
Inventor
冯金奎
安永灵
田园
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN202110769258.8A priority Critical patent/CN113488653B/zh
Publication of CN113488653A publication Critical patent/CN113488653A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113488653B publication Critical patent/CN113488653B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/60—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C8/62—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using solids, e.g. powders, pastes only one element being applied
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/38—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本公开属于电池技术领域，具体涉及一种锌负极材料及其制备方法和应用，所述锌负极材料为电子导电的硫掺杂的多孔MXene和离子导电的硫化锌包覆在锌箔表面。电子导电的硫掺杂多孔MXene可以有效的促进电场的均匀分布、降低局部电流密度、适应体积变化。离子导电的硫化锌可以抑制副反应、促进锌离子的均匀分布、加速锌离子的转移。因此，该锌负极具有稳定性高、循环寿命长、柔性好等优点，能够较好的解决锌负极存在的问。

Description

一种高稳定的柔性锌负极材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种高稳定的柔性锌负极材料及其制备方法和应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
金属锌具有高的理论容量、低的还原电势、成本低、储量丰富、环境友好等诸多优势，被认为是锌基电池最有前途的负极材料之一。但是，锌负极在使用过程中极易产生电极失活及循环寿命短的问题，主要原因有：(1)循环过程中产生大量的副产物(如氧化锌、硫酸氧锌等)覆盖在负极表面，钝化锌负极，是锌负极表面的反应表面减少；(2)在电池的循环过程中，锌负极表面产生大量的锌枝晶，从而刺穿电池隔膜，造成电池的短路，脱落的锌枝晶会造成电池容量的不可逆损失。为了解决上述的问题，研究人员开发了多种改性方法：如调整界面的电场分布、改善锌的配位环境、调节锌的沉积方式等，然而上述改性方式存在一定的局限性，稳定性差、循环寿命短。因此，提供一种稳定性高、循环寿命长的锌负极，对于解决锌负极问题具有重要的作用。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本公开提供了一种高稳定的柔性锌负极材料及其制备方法和应用，该锌负极具有稳定性高、循环寿命长、柔性好等优点，能够较好的解决锌负极存在的问题。
具体地，本公开的技术方案如下所述：
在本公开的第一方面，一种高稳定的柔性锌负极材料，硫掺杂的MXene和硫化锌包覆在锌箔表面。
在本公开的第二方面，一种高稳定的柔性锌负极材料的制备方法，包括：将纳米硫的悬浮液加入到MXene溶液中，搅拌均匀；将上述溶液涂覆在锌箔表面，进行热处理。
在本公开的第三方面，一种半电池，所述半电池的电极材料包括所述的锌负极材料和/或所述的锌负极材料的制备方法得到的锌负极材料。
在本公开的第四方面，一种全电池，所述全电池的负极包括所述的锌负极材料和/或所述的锌负极材料的制备方法得到的锌负极材料；
在本公开的第五方面，所述的锌负极材料和/或所述的锌负极材料的制备方法得到的锌负极材料和/或所述的半电池和/或所述的全电池在储能器件中的应用。
本公开中的一个或多个技术方案具有如下有益效果：
(1)、本公开首次通过一步法在锌箔表面同时获得硫掺杂的多孔MXene和硫化锌的复合材料，得到三维结构、硫掺杂的MXene和硫化锌包覆层的复合结构去解决锌负极存在的问题。
(2)、通过电子导电的硫掺杂的多孔MXene和离子导电的硫化锌双策略改善锌负极。电子导电的硫掺杂多孔MXene可以有效的促进电场的均匀分布、降低局部电流密度、适应体积变化。离子导电的硫化锌可以抑制副反应、促进锌离子的均匀分布、加速锌离子的转移。
(3)、本公开所制备的锌负极稳定性高、循环寿命长，可以解决锌负极存在的枝晶生长问题和副产物的问题。
(4)、本公开制备的锌负极可以循环1600h，并且具有良好的倍率性能。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
以下，结合附图来详细说明本公开的实施方案，其中：
图1：是实施例1中商业化锌箔及改性后锌箔的XRD图。
图2：是实施例1中改性后锌箔的SEM图。
图3：是实施例1中商业化锌箔及改性后锌箔的光学照片图。
图4：是实施例1中商业化锌箔和改性锌箔的循环性能。
图5：是实施例1中MXene、二氧化锰、MXene@二氧化锰正极材料的XRD图。
图6：是实施例1中MXene@二氧化锰正极材料的的截面SEM图。
图7：是实施例1中全电池的循环伏安曲线。
图8：是实施例1中全电池的充放电曲线。
图9：是实施例1中全电池的循环性能图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本公开。应理解，这些实施例仅用于说明本公开而不用于限制本公开的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本发明所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本发明所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
目前，为了提高锌负极的性能，通常通过调整界面的电场分布、改善锌的配位环境、调节锌的沉积方式等等方法实现对锌负极的改性。但是，传统方法获得的锌负极在实际应用中，仍然存在活性物质易脱落、结构坍塌等，导致电化学循环稳定性下降，循环寿命降低等问题。为此，本公开提供了一种高稳定的柔性锌负极材料及其制备方法和应用。
在本公开的一种实施方式中，一种高稳定的柔性锌负极材料，硫掺杂的MXene和硫化锌包覆在锌箔表面。电子导电的硫掺杂多孔MXene可以有效的促进电场的均匀分布、降低局部电流密度、适应体积变化。离子导电的硫化锌可以抑制副反应、促进锌离子的均匀分布、加速锌离子的转移。通过硫掺杂多孔MXene和硫化锌的协同作用，从而解决了锌负极稳定性差、循环寿命低的问题。
进一步地，所述MXene是Ti3C2、Ti2C、Ta4C3、TiNbC、(V0.5Cr0.5)3C2、V2C、Nb2C、Nb4C3、Ti3CN中的一种或两种以上的混合物；优选的，为Ti3C2 MXene。Ti3C2 MXene具有优异的高导电性，具有较大的比表面积和孔道结构，通过硫掺杂多孔Ti3C2 MXene还有利于提高导电性，保证电极结构的稳定性，并通过物理和化学作用有效限制穿梭效应，进而更有利于提高锌负极的稳定性和循环寿命。
进一步地，硫与MXene的质量比为0.01:1～0.5:1。MXene被硫掺杂后，有利于产生更多的电化学活性位点。硫原子与MXene以共价键结合，以Ti-S共价键结合，有利于提高锌负极的循环稳定性。但是，为了发挥最佳的硫与MXene之间的协同作用，既能够获得更多的结合位点，提高稳定性，又要保证较高的导电性，硫与MXene的质量比控制在上述范围最佳。
在本公开的一种实施方式中，一种高稳定的柔性锌负极材料的制备方法，包括：将纳米硫的悬浮液加入到MXene溶液中，搅拌均匀；将上述溶液涂覆在锌箔表面，进行热处理。该制备方法非常简单、高效，通过一步法就能够实现在锌箔表面同时获得硫掺杂的多孔MXene和硫化锌的复合材料，得到三维结构、硫掺杂的MXene和硫化锌包覆层的复合结构。
进一步地，热处理处于惰性气氛或真空条件下进行；进一步地，所述惰性气氛是氩气、氦气、氮气中的一种或两种以上的混合物；或，所述真空条件的真空度小于等于10Pa。
进一步地，惰性气氛中的热处理条件是温度是300-600℃，时间是0.1-5h；或，真空条件下热处理条件是温度是250-550℃，时间是0.1-5h。在对上述锌箔进行热处理的过程中，处理温度控制不当，会导致锌箔表面包覆材料难以发挥最佳优势。例如，如果处理温度过高，会导致MXene过度分解，产生过多缺陷，同时，硫源掺杂量不够，从而降低了锌负极的导电性，也不利于获得更高的电化学活性位点。热处理温度过低，硫掺杂不均匀，难以实现硫掺杂的MXene和硫化锌均匀的包覆层。
在本公开的一种实施方式中，一种半电池，所述半电池的电极材料包括所述的锌负极材料和/或所述的锌负极材料的制备方法得到的锌负极材料；所述半电池的电解液选自硫酸锌、氯化锌、三氟甲磺酸锌、双三氟甲烷磺酰亚胺锌、六氟磷酸锌、高氯酸锌的水溶液中的一种；优选的，所述电解液为硫酸锌的水溶液。
在本公开的一种实施方式中，一种全电池，所述全电池的负极包括所述的锌负极材料和/或所述的锌负极材料的制备方法得到的锌负极材料；进一步地，所述全电池的正极为二氧化锰@Ti3C2 MXene；进一步地，电解液采用2M ZnSO4+0.2M MnSO4的水溶液；或，所述二氧化锰@Ti3C2 MXene的制备方法包括：将二氧化锰纳米管加入到Ti3C2MXene的水溶液中，搅拌均匀，抽滤后获得二氧化锰@Ti3C2 MXene正极材料。采用上述改性的锌负极，配合二氧化锰@Ti3C2 MXene正极，该全电池显示出优异的稳定性和倍率性能。
在本公开的一种实施方式中，所述的锌负极材料和/或所述的锌负极材料的制备方法得到的锌负极材料和/或所述的半电池和/或所述的全电池在储能器件中的应用。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本公开的技术方案。
实施例1
一种高稳定的柔性锌负极材料，制备方法如下：
取50mL Ti3C2 MXene的水溶液，加入1mL纳米硫的悬浮液，搅拌均匀；将上述溶液涂覆在商业化锌箔上，真空烘干；后置于管式炉中，真空条件下在350℃下加热2h，降温后即可获得硫掺杂多孔Ti3C2 MXene@硫化锌改性的锌负极材料，用S/MX@ZnS@Zn表示。
半电池组装：电解液采用2M ZnSO4的水溶液，采用商业化的锌箔或改性后的锌负极作为电极材料组装对称电池，测试其电化学性能。
正极制备：将二氧化锰纳米管加入到Ti3C2 MXene的水溶液中，搅拌均匀，真空抽滤后获得自支撑的二氧化锰@Ti3C2 MXene正极材料。
全电池组装：采用商业化的锌箔或改性后的锌负极作为负极，二氧化锰@Ti3C2MXene作为正极，充放电电压区间是0.8V-1.8V，电解液采用2M ZnSO4+0.2M MnSO4的水溶液。
图1是实施例1中商业化锌箔及改性后锌箔的XRD图。对比与商业化锌箔，改性后的锌箔中既有MXene的特征峰，又有硫化锌的特征峰，说明MXene和硫化锌成功包覆在锌箔表面。
图2是实施例1中改性后锌箔的SEM图。改性后的锌薄表面粗糙，是典型的MXene的褶皱状结构；表面出现硫化锌的小颗粒，说明锌箔表面含有MXene和硫化锌。
图3是实施例1中商业化锌箔及改性后锌箔的光学照片图。改性后的锌箔表面颜色发生变化，此外，锌箔的面积较大，说明该方法可大规模应用。
图4是实施例1中商业化锌箔和改性锌箔的循环性能。相比于空白的商业化锌箔，改性后的锌箔具有更长的循环寿命，可稳定工作1600h以上，这是由于三维结构、硫掺杂的MXene和硫化锌包覆层的复合结构可以有效的抑制副反应，诱导均匀的锌沉积，从而获得循环寿命较长的电池。
图5是实施例1中MXene、二氧化锰、MXene@二氧化锰正极材料的XRD图。MXene@二氧化锰正极材料中既有MXene的特征峰，又有二氧化锰的特征峰，说明MXene和二氧化锰被成功复合。
图6是实施例1中MXene@二氧化锰正极材料的的截面SEM图。从图中可以看出，获得了自支撑的正极材料。
图7是实施例1中全电池的循环伏安曲线。改性后的锌负极组装的全电池表现出更小的极化，获得更好的性能。
图8是实施例1中全电池的充放电曲线。该曲线表现出二氧化锰正极材料的特征平台，此外,较为重合的曲线说明该全电池优异的循环稳定性。
图9是实施例1中全电池的循环性能图。该全电池具有优异的循环稳定性，在循环100周后容量为267.9mAh g-1，容量保持率为105.83％。
实施例2
一种高稳定长寿命的柔性锌负极材料：
取50mL Ti3C2 MXene的水溶液，加入1mL纳米硫的悬浮液，搅拌均匀；将上述溶液涂覆在商业化锌箔上，真空烘干；后置于管式炉中，氩气条件下在400℃下加热2h，降温后即可获得硫掺杂多孔Ti3C2 MXene@硫化锌改性的锌负极材料。
实施例3
一种高稳定长寿命的柔性锌负极材料：
取50mL Ti3C2 MXene的水溶液，加入8mL纳米硫的悬浮液，搅拌均匀；将上述溶液涂覆在商业化锌箔上，真空烘干；后置于管式炉中，真空条件下在300℃下加热4h，降温后即可获得硫掺杂多孔Ti3C2 MXene@硫化锌改性的锌负极材料。
实施例4
一种高稳定长寿命的柔性锌负极材料：
取50mL V2C MXene的水溶液，加入6mL纳米硫的悬浮液，搅拌均匀；将上述溶液涂覆在商业化锌箔上，真空烘干；后置于管式炉中，真空条件下在400℃下加热1.8h，降温后即可获得硫掺杂多孔V2C MXene@硫化锌改性的锌负极材料。
实施例5
一种高稳定长寿命的柔性锌负极材料：
取50mL Nb2C MXene的水溶液，加入12mL纳米硫的悬浮液，搅拌均匀；将上述溶液涂覆在商业化锌箔上，真空烘干；后置于管式炉中，氩气条件下在450℃下加热1.4h，降温后即可获得硫掺杂多孔Nb2C MXene@硫化锌改性的锌负极材料。
实施例6
一种高稳定长寿命的柔性锌负极材料：
取50mL Ti3C2 MXene的水溶液，加入4mL纳米硫的悬浮液，搅拌均匀；将上述溶液涂覆在商业化锌箔上，真空烘干；后置于管式炉中，氩气条件下在450℃下加热1.1h，降温后即可获得硫掺杂多孔Ti3C2 MXene@硫化锌改性的锌负极材料。
对比例1：
与实施例1的区别是：所述MXene溶液中未加入硫的悬浮液，其他与实施例1相同，结果说明改性后的锌负极可以循环850h，相比于未改性的锌负极，其性能明显提高，但是相比于实施例1中的锌负极，其性能仍有不足，进一步说明三维结构、硫掺杂的MXene和硫化锌包覆层的复合设计对于解决锌负极存在的问题有显著的效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种柔性锌负极材料，其特征是，三维结构、硫掺杂的MXene和硫化锌包覆在锌箔表面；
微观形貌特征为，经过包覆的锌箔表面粗糙，是MXene的褶皱状结构，表面出现硫化锌的小颗粒；
制备方法为：将纳米硫的悬浮液加入到MXene溶液中，搅拌均匀；将得到的溶液涂覆在锌箔表面，进行热处理。
2.如权利要求1所述的一种柔性锌负极材料，其特征是，所述MXene是Ti3C2、Ti2C、Ta4C3、TiNbC、(V0.5Cr0.5)3C2、V2C、Nb2C、Nb4C3、Ti3CN中的一种或两种以上的混合物。
3.如权利要求2所述的一种柔性锌负极材料，其特征是，所述MXene为Ti3C2 MXene。
4.如权利要求1所述的一种柔性锌负极材料，其特征是，硫与MXene的质量比为0.01:1-0.5:1。
5.如权利要求1所述的一种柔性锌负极材料，其特征是，热处理处于惰性气氛或真空条件下进行。
6.如权利要求5所述的一种柔性锌负极材料，其特征是，所述惰性气氛是氩气、氦气、氮气中的一种或两种以上的混合物。
7.如权利要求5所述的一种柔性锌负极材料，其特征是，所述真空条件的真空度小于等于10Pa。
8.如权利要求5所述的一种柔性锌负极材料，其特征是，惰性气氛中的热处理条件是温度是300-600℃，时间是0.1-5h；或，真空条件下热处理条件是温度是250-550°C，时间是0.1-5h。
9.一种半电池，其特征是，所述半电池的电极材料包括权利要求1-8任一所述的锌负极材料；
所述半电池的电解液选自硫酸锌、氯化锌、三氟甲磺酸锌、双三氟甲烷磺酰亚胺锌、六氟磷酸锌、高氯酸锌的水溶液中的一种。
10.如权利要求9所述的半电池，其特征是，所述电解液为硫酸锌的水溶液。
11.一种全电池，其特征是，所述全电池的负极包括权利要求1-8任一所述的锌负极材料。
12.如权利要求11所述的一种全电池，其特征是，所述全电池的正极为二氧化锰@Ti3C2MXene。
13.如权利要求11所述的一种全电池，其特征是，电解液采用2 M ZnSO4 + 0.2 M MnSO4的水溶液。
14.如权利要求12所述的一种全电池，其特征是，所述二氧化锰@Ti3C2 MXene的制备方法包括：将二氧化锰纳米管加入到Ti3C2 MXene的水溶液中，搅拌均匀，抽滤后获得二氧化锰@Ti3C2 MXene正极材料。
15.权利要求11-14任一所述的全电池在储能器件中的应用。
CN202110769258.8A 2021-07-07 2021-07-07 一种高稳定的柔性锌负极材料及其制备方法和应用 Active CN113488653B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110769258.8A CN113488653B (zh) 2021-07-07 2021-07-07 一种高稳定的柔性锌负极材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110769258.8A CN113488653B (zh) 2021-07-07 2021-07-07 一种高稳定的柔性锌负极材料及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113488653A CN113488653A (zh) 2021-10-08
CN113488653B true CN113488653B (zh) 2022-11-11

Family

ID=77940943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110769258.8A Active CN113488653B (zh) 2021-07-07 2021-07-07 一种高稳定的柔性锌负极材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113488653B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114613984B (zh) * 2022-03-11 2023-11-24 山东大学 一种自支撑的二氧化锰正极材料及其在锌/钠电池中的应用

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6279277B2 (ja) * 2013-10-03 2018-02-14 株式会社日本触媒 亜鉛負極用組成物及び亜鉛負極
CN109671949A (zh) * 2018-12-12 2019-04-23 福建翔丰华新能源材料有限公司 一种MXene基柔性复合负极材料及其制备方法
CN110660970A (zh) * 2019-10-09 2020-01-07 山东大学 一种柔性自支撑MXene/锌复合电极及其制备方法和应用
CN111180694B (zh) * 2019-12-31 2021-11-19 广东工业大学 一种MXene/金属硫化物复合材料、负极材料及制备与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN113488653A (zh) 2021-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111525113B (zh) 一种核壳结构高镍三元前驱体及其制备方法、以及一种中空掺杂高镍三元正极材料
CN110797511A (zh) 一种锂离子电池正极材料及其制备方法和应用
CN112909234A (zh) 一种锂负极或钠负极的制备方法与应用
CN112018344B (zh) 碳包覆硫化镍电极材料及其制备方法和应用
CN111517374B (zh) 一种Fe7S8/C复合材料的制备方法
CN108258199B (zh) 磷酸铁锂复合极片及制备方法
CN113921762B (zh) 一种纳米铋复合材料及其制备方法与应用
CN113903884B (zh) 正极活性材料及其制备方法、正极、锂离子电池
CN107394156A (zh) 一种基于有机物‑氨水的富锂锰基锂离子电池正极材料的改性方法及其改性正极材料
CN111646459A (zh) 一种硼掺杂石墨烯材料的制备方法及其应用
CN103825003B (zh) 一种三维多孔的Co3O4/Pt/Ni复合电极及其制备方法和应用
GB2616232A (en) Metal sulfide negative electrode material for sodium ion battery, and preparation method therefor
WO2016155504A1 (zh) 一种镍基可充电电池及其制造方法
CN116169260A (zh) β”-Al2O3和N掺杂C复合包覆Na3V2(PO4)2F3电极材料
CN113488653B (zh) 一种高稳定的柔性锌负极材料及其制备方法和应用
CN108539160B (zh) 一种CoO/rGO复合物及其制备方法与用途
CN105810933A (zh) 一种钼掺杂氧化锌包覆富锂锰基正极材料的制备方法
CN110197902B (zh) 一种多孔结构开口核桃壳状钠离子电池正极材料及其制备方法
CN110120520B (zh) 导电载体自支撑花朵状Co3V2O8锂离子电池负极材料及制备
KR101858933B1 (ko) 이종 금속 나노와이어 전극 및 이의 제조방법
CN114214634B (zh) 石墨板负载多孔纳米片氮化钴-氧化锌的制备及产品和应用
CN113346087B (zh) 一种杂化磷酸盐开放框架材料复合高镍正极材料及其制备方法
CN111403179B (zh) 电极材料及其制备方法和应用、超级电容器、二次电池
Ye et al. Nitrogen-sulfur co-doped FeS/C nanofibers for high-performance lithium/potassium storage
CN114314553A (zh) 改性磷酸铁锂、其制备方法及锂离子电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant