技术摘要：
本发明公开了一种过渡金属硒化物/碳正极复合材料及铝离子电池，该正极材料为无定形碳包裹二硒化钼构成的复合材料MoSe2@C，在微观形貌上是由纳米薄片组装而成的片层状结构。本发明制备的MoSe2@C正极材料中，MoSe2层状结构有效解决了在实际生产中因Al3 尺寸较大破坏材料 全部
背景技术：
锂离子电池技术成熟，在便携式储能领域中被广泛应用。然而，锂离子电池存在安 全性低、成本高、锂资源短缺等问题。而铝（Al）在自然界中储量丰富，价格便宜，安全稳定性 高。理论上，Al在电化学反应中可以提供三个自由电子，具有比锂更高的理论体积比容量 （8046 mAh cm-3）。自Dai等人发现不易燃的氯铝酸盐离子液体作为电解液作为一种新型铝 离子电池（AIBs），即使在大电流充放电过程中，AIBs也不会起火燃烧，极大提升了电池安全 性。AIBs的高功率特性使其具有广阔的应用场景。但是目前AIBs由于正极制备方法复杂，使 得AIBs无法工业化生产。基于这样的条件，具有片状结构的MoSe2@C受到关注。 MoSe2是层状窄带隙半导体材料，具有片状晶体结构，其基本晶体单元为三明治层 状结构，表现为一个Mo层夹在两个Se层之间。该结构可提供大的反应场所，有利于层间Al3 自由插入和脱嵌。但是，MoSe2在储能应用方面存在缺陷，首先由于自身片状结构的表面能 量大，MoSe2容易团聚，使电极与电解液的接触面积减少，进而导致容量降低。其次，在Al3 插 入/脱嵌过程中，MoSe2会发生体积膨胀，容易粉碎，导致较差的循环稳定性。
技术实现要素：
为了解决现有的铝离子电池正极材料存在的导电率低、结构稳定性差的问题，本 发明的目的是提供一种过渡金属硒化物/碳正极复合材料和基于所述正极复合材料的铝离 子电池。 为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是： 一种用于铝离子电池的过渡金属硒化物/碳正极材料，该正极材料为无定形碳包裹二 硒化钼构成的复合材料MoSe2@C。 较佳的，该正极材料在微观形貌上是由纳米薄片组装而成的片层状结构。 上述正极材料的制备方法，包括以下步骤： 1）将Na2Mo .4 2H2O 和葡萄糖加入容器中，随后加入去离子水并搅拌30 min，得到A溶液； 2）在硒粉中缓慢加入水合肼并在50 ºC下搅拌6 h，得到B溶液； 3）在20~40 ºC条件下，将B溶液缓慢加入到A溶液中超声30 min； 4）将步骤3）所得溶液转移至50 mL高压釜中，并置于恒温鼓风干燥箱中水热反应，离心 分离、干燥后的样品在N2保护下，以5 ºC/min的升温速度加热到700 ºC并恒温2 h。 较佳的，步骤1）中，Na Mo .2 4 2H2O 与葡萄糖的质量比为1:4。 较佳的， Na .2Mo4 2H2O与硒粉的摩尔比为2，当两者摩尔比低于2时，不利于片状二 硒化钼的生长，并且降低了材料的比表面积；摩尔比高于2时，有残余的硒粉且片状生长不 均匀，不利于材料的储能。 3 CN 111573630 A 说 明 书 2/4 页 较佳的，步骤2）中，硒粉与水合肼的质量比为1:10。 较佳的，步骤4）中，水热反应温度为200~240 ºC，水热反应时间为24 h。因为在水 热过程中，温度影响了MoSe2@C的形貌片状的大小，温度过低，片状结构不明显，使得材料储 能过程中更易团聚，将不利于电解液的浸润，降低与电解液的接触面积，从而储能比容量降 低。此外，过高的温度也将使得MoSe2团聚严重，进而导致较差的循环稳定性。 一种铝离子电池，包括正极、负极、隔膜及电解液，其中正极采用上述的过渡金属 硒化物/碳正极复合材料。 较佳的，所述负极为铝，铝的质量含量（纯度）为90~95 %。 较佳的，所述电解液由卤化铝型离子液体和非水有机溶剂组成，卤化铝型离子液 体和非水有机溶剂组成电解液，与正极、负极相容性较好，可以提高铝离子电池的电导率。 与现有技术相比，本发明的优点是： 本发明提供的一种过渡金属硒化物/碳复合材料，制备工艺简单，结构稳定性和导电性 良好，且在硒化钼表面包覆碳提高了铝离子电池的循环性能和倍率性能。 附图说明 图1-2为实施例1合成的片状MoSe2@C纳米复合材料的扫描电镜图。 图3为实施例1合成的片状MoSe2@C纳米复合材料的XRD图。 图4-5为实施例1合成的片状MoSe2@C纳米复合材料的透射电镜图。 图6为实施例2合成的片状MoSe2@C纳米复合材料扫描电镜图。 图7为实施例1制备的的片状MoSe2@C纳米复合材料XPS分析全谱元素的电子能谱 拟合图。 图8为实施例1制备的片状MoSe2@C纳米复合材料的XPS分析C 1s元素的电子能谱 拟合图。 图9为实施例1制得的片状MoSe2@C纳米复合材料的在不同电流密度下的倍率性能 图。 图10为实施例1制得的MoSe2@C在电流密度50 mA g-1下的循环性能图。 图11为实施例1制得的MoSe2@C循环100圈TEM图。 图12为该铝离子电池负极铝片未循环前的SEM图。 图13为该铝离子电池负极铝片循环100圈SEM图。 图14为实施例1制备的片状MoSe2@C纳米复合材料完全充放电的XPS分析C 1s元素 的电子能谱拟合图。
