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镁离子电池因其具有环境友好、储量丰富、成本低廉、安全可靠等特点近年来已成为一种颇具潜力的储能器件。然而由于Mg2+半径大,极化严重,使得Mg2+嵌入脱出困难,从而导致正极材料循环稳定性差。因此,镁离子电池正极材料成为目前研究的热点。本文主要利用微波法合成了纳米结构的硒化铜、硒化亚铜以及掺杂氧化石墨烯复合型的镁离子电池正极材料,并对相关的电化学性能进行了研究。(1)以Na2Se O3和Cu(CH3COO)2?H2O为原料,以去离子水为溶剂,水合肼为还原剂,在105°C下加热15 min,合成了粒径约为50 nm的Cu Se粉末。以Cu Se粉末为镁电池正极材料,金属镁为负极材料,以0.25 M Mg(Al Cl2Et Bu)2/THF为电解液组装成纽扣镁离子电池。当电压范围为0.2-2 V时,测得镁离子电池在50 m A g-1电流密度下放电比容量稳定在200 m A h g-1。同时在100 m A g-1的电流密度下,循环150次后电池的可逆容量保持在107.7 m A h g-1。(2)以Na2Se O3、Cu(CH3COO)2?H2O和氧化石墨烯(GO)为原料,以去离子水为溶剂,水合肼为还原剂,采用微波法合成了纳米Cu Se掺杂GO的复合材料。电化学性能的结果表明,在0-2 V电压范围内,掺入2 m L GO悬浮液可使镁电池的可逆容量在100 m A g-1电流密度下最高值达230.4 m A h g-1,远远高于不掺GO纯的纳米Cu Se的容量(123.1 m A h g-1);在200 m A g-1电流密度时,掺入2 m L GO悬浮液的复合材料在循环160次后可逆容量维持在118.1 m A h g-1。因此,加入r GO可以提高Cu Se正极材料的可逆容量和循环稳定性。(3)以Cu Cl2·H2O和CH4N2S为原料,按6:23的摩尔比,乙二醇为溶剂,水合肼为还原剂,采用微波法先制备出Cu2-xS前驱体。然后以前驱体和Se粉为原料,分别按1:5和1:2的摩尔比,在氮气气氛下加热到500℃、保温2 h,合成了厚度为6.0 nm,长和宽均为3μm花状结构的Cu2Se和Cu1.8Se纳米片。对上述2种纳米片作为镁电池正极材料的电化学性能进行了测试,在50 m A g-1的电流密度下,循环20次后Cu2Se电极的可逆容量为238.3 m A h g-1,高于Cu1.8Se可逆容量(197 m A h g-1);在100 m A g-1的电流密度下,Cu2Se纳米片首次放电比容量为别为240.7 m A h g-1和190 m A h g-1,均高于Cu1.8Se纳米片(181.1m A h g-1和136 m A h g-1)。以上结果表明Cu2Se纳米片的电化学性能优于Cu1.8Se纳米片。(4)以Cu(NO3)2·H2O和分析纯和Na2Se O3为原材料,按1:1摩尔比,采用乙二醇和去离子水混合溶液为溶剂,通过水热法在温度为140℃、压力为50 MPa的反应釜内加热6 h制备出厚度为10.0 nm,长和宽约为200 nm的类石墨烯层状结构的Cu2Se纳米片。以该纳米片为镁电池的正极,金属镁为负极,在50 m A g-1下,循环20次后镁电池比容量为149.1 m A h g-1;在100 m A g-1的电流密度下,该电极首次放电比容量为200 m A h g-1,70次循环之后,可逆容量可保留95.2 m A h g-1。该结果表明其电化学性能不如花状的Cu2Se纳米片。