CN114050266B - 二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料及其制备方法、锂-二硫化硒电池和涉电设备 - Google Patents

二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料及其制备方法、锂-二硫化硒电池和涉电设备 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料及其制备方法、锂‑二硫化硒电池和涉电设备。二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料的制备方法，包括：将还原氧化石墨烯接枝含氮导电高分子得到氮掺杂还原氧化石墨烯，通过液相法原位生成纳米二硫化硒，得到正极材料。二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料，通过所述的制备方法制得。锂‑二硫化硒电池，其原料包括二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料。涉电设备，包括锂‑二硫化硒电池或由锂‑二硫化硒电池供电。本申请提供的正极材料，具有良好的导电网络，有利于电子和离子传输，同时氮原子掺杂可以有效地吸附二硫化硒，并抑制循环过程中活性物质的溶解。

Description

二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料及其制备方 法、锂-二硫化硒电池和涉电设备
技术领域
本申请涉及电化学储能领域，尤其涉及一种二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料及其制备方法、锂-二硫化硒电池和涉电设备。
背景技术
传统商用锂离子电池由于具有较高的能量密度、较长的循环寿命及环境友好的特点而被广泛地应用于电动汽车、智能电网及各类消费类电子产品中。随着社会的发展，人们对电池的能量密度、循环寿命的要求不断提高。传统商用锂离子电池在能量密度的提高方面已接近极限，其正极材料如磷酸铁锂、三元材料较低的能量密度成为限制锂离子电池进一步发展的瓶颈。因此，开发具有更高能量密度和循环寿命的正极材料是实现电池高能量密度化的关键，并成为当下研究的热点。
近些年来，由于硫具有较高的理论储锂比容量(1675mAh·g-1)、理论能量密度(2600Wh·kg-1)、无毒及价格低廉的优势而用作正极材料，同时匹配金属锂负极用作锂硫二次电池。然而，由于硫的电子及离子绝缘性、同时在充放电过程中锂的多硫化物溶于电解液中带来的穿梭效应时循环寿命较差，极大地限制了锂硫电池的发展。与硫相比，硒具有较高的导电性和相近的体积能量密度(3253Ah·L-1)，同样被认为是非常前景的正极材料。然而，较低的理论比容量是其发展的短板。庆幸的是，由硫和硒两种元素组成的化合物，二硫化硒(SeS2)，可以同时兼备硫的比容量高和硒的电导率高的优势，同样也是非常具有前景的正极材料。
二硫化硒与硫和硒具有非常相似的化学性质，在充放电过程中，形成的多硫离子和多硒离子同样会溶于电解液中，发生穿梭效应，造成电池的循环寿命下降。为抑制多硫离子和多硒离子的溶出，一般可采用有序介孔碳材料，如CMK-3来进行物理吸附，或者以有机金属框架为模板制备的介孔碳与金属或极性较强的金属硫化物、氮化物进行掺杂的复合材料进行物理和化学吸附。这些措施对电池的循环性能具有较大的改善，但负载媒介的制备工艺往往比较复杂且产率较低。另一方面，这类电池往往使用金属锂作为负极材料，在充放电过程中，容易在负极形成锂枝晶，带来严重的安全问题。
除了多硫离子和多硒离子的溶出和锂枝晶生长带来的安全问题外，硫或者硒在负载介质如CMK-3等介孔碳材料上的担载量难以提高，是限制锂硫电池或者锂硒电池的能量密度难以提高的重要影响因素。主要表现在，为将硫或硒担载在负载解质上，往往通过高温熔融的方法将硫或硒加热成液态，然后通过毛细作用将硫或硒渗透进多孔介质的内部。由于负载介质内部空间有限，难以负载大量的硫或硒；同时，高温熔融时，负载介质的结构容易遭到破坏；当硫或硒的百分含量过高时，它们或者包覆在负载介质的外表面，或者形成团聚。
发明内容
本申请的目的在于提供一种二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料及其制备方法、锂-二硫化硒电池和涉电设备，以解决上述问题。
为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：
一种二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料的制备方法，包括：
将还原氧化石墨烯接枝含氮导电高分子得到氮掺杂还原氧化石墨烯，然后再通过液相法原位生成纳米二硫化硒，得到所述二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料。
优选地，所述接枝使用液相聚合法，所述液相聚合法包括：
将包括还原氧化石墨烯、水、引发剂和含氮导电高分子前驱体在内的原料进行第一混合，加热反应得到所述氮掺杂还原氧化石墨烯；
优选地，所述第一混合包括：先将所述还原氧化石墨烯分散在所述水中得到分散液，然后在所述分散液中依次加入所述引发剂和所述含氮导电高分子前驱体；
优选地，所述引发剂包括三氯化铁、双氧水、过硫酸铵、重铬酸钾中的一种或多种；
优选地，所述含氮导电高分子前驱体包括噻吩、吡咯、盐酸多巴胺、3,4-乙烯二氧噻吩中的一种或多种；
优选地，所述分散液的浓度为0.3-3g/L；
优选地，所述引发剂的浓度为0.05-1.0mmol/L；
优选地，所述含氮导电高分子前驱体的浓度为0.02-0.2mmol/L；
优选地，所述加热反应的温度为40-80℃，时间为2-5h；
优选地，所述加热反应结束后还包括：将反应体系进行离心处理，洗涤固体物。
优选地，所述液相法原位生成纳米二硫化硒包括：
将包括所述氮掺杂还原氧化石墨烯、表面活性剂、有机酸、硒前驱体、硫化钠和水在内的原料进行第二混合，原位反应得到所述二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料；
优选地，所述第二混合包括：将所述氮掺杂还原氧化石墨烯分散在水中，然后依次加入所述表面活性剂、所述有机酸和所述硒前驱体，再滴加所述硫化钠的溶液；
优选地，所述表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种；
优选地，所述有机酸包括乙酸、草酸、柠檬酸中的一种或多种；
优选地，所述硒前驱体包括硒酸钠、亚硒酸钠、亚硒酸氢钠、硒酸中的一种或多种；
优选地，所述硫化钠的溶液的溶剂为甲醇和水。
优选地，所述表面活性剂的浓度为0.1-0.5mmol/L；
优选地，所述有机酸的加入量为0.2-0.5mmol/L；
优选地，所述硒前驱体的加入量为0.1-0.3mol/L；
优选地，所述硫化钠的溶液中，甲醇和水的体积比为1:2至3：1；
优选地，所述原位反应的温度为0-5℃；
优选地，所述原位反应之后还包括：将反应体系进行离心处理，洗涤固体物，干燥。
本申请还提供一种二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料，通过所述的二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料的制备方法制得。
本申请还提供一种锂-二硫化硒电池，其原料包括所述的二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料。
优选地，其电解液包括：双三氟甲烷磺酰亚胺锂、1,3-二氧戊环、乙二醇二甲醚和有机镁盐。
优选地，所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂的浓度为0.8至1.5M；
优选地，所述1,3-二氧戊环和所述乙二醇二甲醚的体积比为1：2至2:1；
优选地，所述有机镁盐包括双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺镁、三氟甲磺酸镁、草酸镁中的一种或多种；
优选地，所述有机镁盐的添加量为所述电解液总质量的0.3％-2％。
本申请还提供一种涉电设备，包括所述的锂-二硫化硒电池或由所述的锂-二硫化硒电池供电。
与现有技术相比，本申请的有益效果包括：
本申请提供的二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料的制备方法，采用两步液相法合成，制备过程简单，易于规模化生产。
本申请提供的二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料，通过接枝含氮导电高分子和原位生长纳米二硫化硒，具有良好的导电网络，有利于电子和离子传输，同时氮原子掺杂可以有效地吸附二硫化硒，并抑制循环过程中活性物质的溶解；该正极材料的担载量较大且可控。
本申请提供的锂-二硫化硒电池具有良好的电池性能和商业化应用潜力。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。
图1为实施例1得到的二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料的扫描电镜图；
图2为实施例1得到的二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料的X射线衍射图；
图3为实施例1得到的二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料的热重分析图；
图4为实施例1得到的二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料以及对比例1和对比例2所得材料对应的电池的性能图。
具体实施方式
如本文所用之术语：
“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
在这些实施例中，除非另有指明，所述的份和百分比均按质量计。
“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份，B组分的质量份为b份，则表示A组分的质量和B组分的质量之比a：b。或者，表示A组分的质量为aK，B组分的质量为bK(K为任意数，表示倍数因子)。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。
“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。
一种二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料的制备方法，包括：
将还原氧化石墨烯(rGO)接枝含氮导电高分子得到氮掺杂还原氧化石墨烯，然后再通过液相法原位生成纳米二硫化硒，得到所述二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料。
在一个可选的实施方式中，所述接枝使用液相聚合法，所述液相聚合法包括：
将包括还原氧化石墨烯、水、引发剂和含氮导电高分子前驱体在内的原料进行第一混合，加热反应得到所述氮掺杂还原氧化石墨烯；
在一个可选的实施方式中，所述第一混合包括：先将所述还原氧化石墨烯分散在所述水中得到分散液，然后在所述分散液中依次加入所述引发剂和所述含氮导电高分子前驱体；
在一个可选的实施方式中，所述引发剂包括三氯化铁、双氧水、过硫酸铵、重铬酸钾中的一种或多种；
在一个可选的实施方式中，所述含氮导电高分子前驱体包括噻吩、吡咯、盐酸多巴胺、3,4-乙烯二氧噻吩中的一种或多种；
在一个可选的实施方式中，所述分散液的浓度为0.3-3g/L；
在一个可选的实施方式中，所述引发剂的浓度为0.05-1.0mmol/L；
在一个可选的实施方式中，所述含氮导电高分子前驱体的浓度为0.02-0.2mmol/L；
在一个可选的实施方式中，所述加热反应的温度为40-80℃，时间为2-5h；
在一个可选的实施方式中，所述加热反应结束后还包括：将反应体系进行离心处理，洗涤固体物。
可选的，反应体系中，所述分散液的浓度可以为0.3g/L、0.5g/L、1.0g/L、1.5g/L、2.0g/L、2.5g/L、3g/L或者0.3-3g/L之间的任一值；所述引发剂的浓度可以为0.05mmol/L、0.10mmol/L、0.15mmol/L、0.2mmol/L或者0.05-0.2mmol/L之间的任一值；所述含氮导电高分子前驱体的浓度可以为0.02mmol/L、0.05mmol/L、0.10mmol/L、0.15mmol/L、0.2mmol/L或者0.02-0.2mmol/L之间的任一值；所述加热反应的温度可以为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃或者40-80℃之间的任一值，时间可以为2h、3h、4h、5h或者2-5h之间的任一值。
在一个可选的实施方式中，所述液相法原位生成纳米二硫化硒包括：
将包括所述氮掺杂还原氧化石墨烯、表面活性剂、有机酸、硒前驱体、硫化钠和水在内的原料进行第二混合，原位反应得到所述二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料；
在一个可选的实施方式中，所述第二混合包括：将所述氮掺杂还原氧化石墨烯分散在水中，然后依次加入所述表面活性剂、所述有机酸和所述硒前驱体，再滴加所述硫化钠的溶液；
在一个可选的实施方式中，所述表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种；
在一个可选的实施方式中，所述有机酸包括乙酸、草酸、柠檬酸中的一种或多种；
在一个可选的实施方式中，所述硒前驱体包括硒酸钠、亚硒酸钠、亚硒酸氢钠、硒酸中的一种或多种；
在一个可选的实施方式中，所述硫化钠的溶液的溶剂为甲醇和水。
在一个可选的实施方式中，所述表面活性剂的浓度为0.1-0.5mmol/L；
可选的，所述表面活性剂的浓度可以为0.1mmol/L、0.2mmol/L、0.3mmol/L、0.4mmol/L、0.5mmol/L或者0.1-0.5mmol/L之间的任一值；
在一个可选的实施方式中，所述有机酸的加入量为0.2-0.5mmol/L；
在一个可选的实施方式中，所述硒前驱体的加入量为0.1-0.3mol/L；
在一个可选的实施方式中，所述硫化钠的溶液中，甲醇和水的体积比为1：2至3：1；
可选的，所述有机酸的加入量可以为0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L或者0.2-0.5mmol/L之间的任一值；所述硒前驱体的加入量可以为0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L或者0.1-0.3mol/L之间的任一值；所述硫化钠的溶液中，甲醇和水的体积比可以为1：2、1：1、2：1、3：1或者1：2至3：1之间的任一值；
在一个可选的实施方式中，所述原位反应的温度为0-5℃；
可选的，所述原位反应的温度可以为0℃、1℃、2℃、3℃、4℃、5℃或者0-5℃之间的任一值；
在一个可选的实施方式中，所述原位反应之后还包括：将反应体系进行离心处理，洗涤固体物，干燥。
本申请还提供一种二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料，通过所述的二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料的制备方法制得。
本申请还提供一种锂-二硫化硒电池，其原料包括所述的二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料。
在一个可选的实施方式中，其电解液包括：双三氟甲烷磺酰亚胺锂、1,3-二氧戊环、乙二醇二甲醚和有机镁盐。
在一个可选的实施方式中，所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂的浓度为0.8至1.5M；
在一个可选的实施方式中，所述1,3-二氧戊环和所述乙二醇二甲醚的体积比为1：2至2：1；
可选的，所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂的浓度可以为0.8M、0.9M、1.0M、1.1M、1.2M、1.3M、1.4M、1.5M或者0.8至1.5M之间的任一值；所述1,3-二氧戊环和所述乙二醇二甲醚的体积比可以为1：2、1：1、2：1或者1：2至2：1之间的任一值；
在一个可选的实施方式中，所述有机镁盐包括双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺镁、三氟甲磺酸镁、草酸镁中的一种或多种；
在一个可选的实施方式中，所述有机镁盐的添加量为所述电解液总质量的0.3％-2％。
可选的，所述有机镁盐的添加量可以为所述电解液总质量的0.3％、0.5％、1.0％、1.5％、2％或者0.3％-2％之间的任一值。
该电解液，通过添加有机镁盐，在循环过程中钝化金属锂负极，可以有效抑制锂枝晶生长。
本申请还提供一种涉电设备，包括所述的锂-二硫化硒电池或由所述的锂-二硫化硒电池供电。
下面将结合具体实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供一种二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料的制备方法，具体包括如下步骤：
1.氮掺杂还原氧化石墨烯(N-rGO)的制备
在室温下，将1g还原氧化石墨烯分散于1000mL去离子水中，在搅拌下超声分散1h，然后在所得分散溶液中加入1mmol双氧水，继续搅拌30min，充分分散后加入0.1mol的吡咯单体，将所得混合溶液置于60℃水浴中持续搅拌反应3h。反应结束后，离心，用水和乙醇交替洗涤数次，真空条件下烘干。
2.二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料(SeS2@N-rGO)的制备
将1g上述N-rGO分散于1000mL去离子水中，在搅拌下超声分散1h，随后加入0.2mmol聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂，然后加入10mL乙酸，分散均匀后加入3.5g亚硒酸氢钠，继续搅拌30min。同时，将12g硫化钠溶解于80mL甲醇和40mL水的混合溶液中。最后，在4℃的冰水浴下，将硫化钠溶液缓慢滴入上一溶液中，持续时间30min，随后在高速搅拌下继续反应1h。最后，离心，用水和乙醇洗涤数次，将所得产物在真空条件下烘干，得最终所需的正极材料。
图1是所得正极材料的扫描电镜图。由图1可知，所得产物外观仍具有石墨烯的褶皱结构。在含氮导电高分子的接枝下，氮掺杂还原氧化石墨烯具有三维堆叠结构有利于电子和离子传输。所形成的极细的纳米二硫化硒均匀地分布在具有三维堆叠结构的氮掺杂还原氧化石墨烯骨架内。
图2是所得氮掺杂还原氧化石墨烯的制备(N-rGO)和二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料的X射线衍射图。由图2可知，复合二硫化硒后的正极材料与N-rGO没有明显的区别，没有明显的SeS2的衍射峰，结合图1可知，所形成的SeS2均匀地分布N-rGO内部，没有团聚，且为颗粒极细的无定型状态。
图3是所得正极材料的热重分析图。由图3可知，复合正极材料中，SeS2的重量百分含量约为75％。
本实施例还提供一种锂-二硫化硒电池，其中：
1.电池电解液配制
在水氧含量都在小于0.1ppm的手套箱中，首先以双三氟甲烷磺酰亚胺锂为电解质，以体积比为1：1的1，3-二氧戊环/乙二醇二甲醚溶液为溶剂，配置锂盐浓度为1M的电解液，然后在所得电解液中加入质量比为1％的双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺镁，搅拌均匀，得所需电解液。
2.电池的制作及测试
将上述所制备的SeS2复合正极材料与导电炭黑及PVDF以8：1：1的质量比制备出涂布在铝箔上制备出正极电极片，以金属锂片为对电极，以微孔聚丙烯膜为隔膜，实上述所配电解液在手套箱中组装成扣式电池进行电化学性能测试。
实施例2
与实施例1的不同之处在于，加入的高分子单体为0.1mol盐酸多巴胺，加入的双氧水浓度为0.5mol/L。
实施例3
与实施例1的不同之处在于，加入的高分子单体为0.1mol噻吩，所用引发剂为0.1mmol/L的三氯化铁。
对比例1
与实施例1的不同之处在于，不加入高分子单体进行氮掺杂，直接将还原氧化石墨烯与SeS2进行复合得到对比例的正极材料。
对比例2
与实施例1的不同之处在于，所用的电解液中不加入镁盐进行对比。
图4是实施例1、对比例1和对比例2所得电池的循环性能图。由图4可见，在0.5C的电流密度下，经过100个循环，电池的库伦效率和放电比容量仍能分别稳定在99.5％和910mAh·g-1。相比之下，为进行氮掺杂的对比例1和使用未添加镁盐的对比例2的放电比容量较差，分别为735mAh·g-1和830mAh·g-1，表明实施例1的方案的优越性。所制备的SeS2复合正极材料显示出了较高的电化学性能，具有非常大的商业化的潜力。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (18)

1.一种二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料的制备方法，其特征在于，包括：
将还原氧化石墨烯接枝含氮导电高分子得到氮掺杂还原氧化石墨烯，然后再通过液相法原位生成纳米二硫化硒，得到所述二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料；
所述接枝使用液相聚合法，所述液相聚合法包括：
将包括还原氧化石墨烯、水、引发剂和含氮导电高分子前驱体在内的原料进行第一混合，加热反应得到所述氮掺杂还原氧化石墨烯；所述加热反应的温度为40-80℃，时间为2-5h；
所述第一混合包括：先将所述还原氧化石墨烯分散在所述水中得到分散液，然后在所述分散液中依次加入所述引发剂和所述含氮导电高分子前驱体；
所述引发剂包括三氯化铁、双氧水、过硫酸铵、重铬酸钾中的一种或多种；所述含氮导电高分子前驱体包括噻吩、吡咯、盐酸多巴胺、3,4-乙烯二氧噻吩中的一种或多种；
所述液相法原位生成纳米二硫化硒包括：
将包括所述氮掺杂还原氧化石墨烯、表面活性剂、有机酸、硒前驱体、硫化钠和水在内的原料进行第二混合，原位反应得到所述二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料；所述原位反应的温度为0-5℃；
所述第二混合包括：将所述氮掺杂还原氧化石墨烯分散在水中，然后依次加入所述表面活性剂、所述有机酸和所述硒前驱体，再滴加所述硫化钠的溶液；
所述表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种；所述有机酸包括乙酸、草酸、柠檬酸中的一种或多种；所述硒前驱体包括硒酸钠、亚硒酸钠、亚硒酸氢钠、硒酸中的一种或多种；所述硫化钠的溶液的溶剂为甲醇和水。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分散液的浓度为0.3-3g/L。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂的浓度为0.05-1.0 mmol/L。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含氮导电高分子前驱体的浓度为0.02-0.2 mmol /L。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加热反应结束后还包括：将反应体系进行离心处理，洗涤固体物。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂的浓度为0.1-0.5mmol/L。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机酸的加入量为0.2-0.5mmol/L。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硒前驱体的加入量为0.1-0.3mol/L。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硫化钠的溶液中，甲醇和水的体积比为1：2至3：1。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原位反应之后还包括：将反应体系进行离心处理，洗涤固体物，干燥。
11.一种二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料，其特征在于，通过权利要求1-10任一项所述的二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料的制备方法制得。
12.一种锂-二硫化硒电池，其特征在于，其原料包括权利要求11所述的二硫化硒复合氮掺杂还原氧化石墨烯正极材料。
13.根据权利要求12所述的锂-二硫化硒电池，其特征在于，其电解液包括：双三氟甲烷磺酰亚胺锂、1,3-二氧戊环、乙二醇二甲醚和有机镁盐。
14.根据权利要求13所述的锂-二硫化硒电池，其特征在于，所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂的浓度为0.8至1.5M。
15.根据权利要求13所述的锂-二硫化硒电池，其特征在于，所述1,3-二氧戊环和所述乙二醇二甲醚的体积比为1：2至2：1。
16.根据权利要求13所述的锂-二硫化硒电池，其特征在于，所述有机镁盐包括双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺镁、三氟甲磺酸镁、草酸镁中的一种或多种。
17.根据权利要求13所述的锂-二硫化硒电池，其特征在于，所述有机镁盐的添加量为所述电解液总质量的0.3%-2%。
18.一种涉电设备，其特征在于，包括权利要求12-17任一项所述的锂-二硫化硒电池。
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