电镀硒的镀液、锂硒电池正极材料及锂硒电池制造技术

本发明专利技术提供了一种锂硒电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：A)将亚硒酸或亚硒酸盐、电解质盐、pH调节剂、pH缓冲剂、表面活性剂和水混合，得到混合液；B)将混合液在15～60℃的温度条件下在基底上电镀，得到锂硒电池正极材料。本发明专利技术采用特定的电镀液，配合特定的电镀参数，制备得到纯度高且晶粒尺寸小的镀硒层，此方法制备出来的材料可以直接用于锂硒电池，而不需要添加任何导电剂和粘结剂。同时硒的负载量可以通过控制电镀时间，电镀电位和面电流很好的控制。本发明专利技术提供的锂硒电池正极材料的制备方法制备得到的锂硒电池正极材料具有优异的充放电比容量和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
电镀硒的镀液、锂硒电池正极材料及锂硒电池
本专利技术涉及锂离子电池
，尤其是涉及一种电镀硒的镀液、锂硒电池正极材料及锂硒电池。
技术介绍
随着社会经济的发展，全球汽车保有量的剧增，使得大量的化石燃料不断消耗，由此造成的全球能源危机和环境面临的巨大压力问题日益突出，发展新型清洁可再生的二次能源已迫在眉睫。锂离子电池作为一种可充电的二次储能体系，目前已在可携带数码产品、可穿戴电子器件、纯电动汽车以及储能电站等领域迅速发展应用，并且人们对于锂离子电池的需求越来越多，性能要求越来越高。在所有的可充电二次锂离子电池中，锂硒电池与传统的由石墨和嵌锂过渡金属氧化物组成的锂离子二次电池相比具有极高的理论比容量(675mAhg-1)。同时与同类的锂硫电池相比，尽管理论质量比容量与锂硫电池相比欠佳。但是锂硒电池拥有可观的体积比容量，这在生产实践中有着深远的应用价值。与此同时，由于单质硒相比于硫具有极高的电子导电性，使得锂硒电池拥有更高的活性材料利用率和更好的倍率性能。从而成为各大科研院所及公司的研究热点课题之一，且极具规模应用价值。然而，硒在所有这些硒正极的复合材料中的含量都不高于70％，这使得用整个阴极的质量来算的话，其电极质量令人很不满意。同时硒碳等这些复合材料的制备方法通常都需要消耗大量时间和大量的能量。因此，急需一种新的简单高效节能的方法来制备硒电极材料。然而，硒电极在放电和充电过程中生成的中间产物高价态多硒化物易溶于电解液，导致单质硒的流失。此外，锂硒电池在充放电过程中还存在穿梭效应、自放电效应、电池极化严重、体积膨胀、负极锂的溶解形成SEI膜以及锂枝晶等问题。近年来，在电极材料中加入具有优良的导电性能和固定性质的材料，能进一步提高了硒的化学性质，例如采用多孔碳材料复合硒制备锂硒电池的正极材料，这样可以减少硒单质的溶解，同时硒分散于多孔碳的孔洞中可以减少与电解液的接触以避免活性组分的流失，从而达到提高锂硒电池的循环性能。但是，此类方法仍然会有部分活性组分与电解液接触，同时对于高负载硒的硒碳复合材料，其多孔碳表面会残留大量的活性组分硒，仍会使部分硒溶解在电解液中，因而无法完全对活性组分起到保护的作用以及对活性物质的充分利用。同时，上述传统包覆的方法制备得到的锂硒电池的正极材料需要导电剂和粘结剂，制备方法繁琐。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种锂硒电池正极材料的制备方法，本专利技术提供的锂硒电池正极材料的制备方法制备得到的锂硒电池正极材料无需导电剂和粘结剂并且具有优异的充放电比容量和循环性能。本专利技术提供了一种电镀硒的镀液，包括：优选的，所述亚硒酸或亚硒酸盐选自二氧化硒、亚硒酸、亚硒酸钾、亚硒酸钠、亚硒酸钙、亚硒酸镁和亚硒酸锂中的一种或几种；所述电解质盐选自氯化钠、氯化钾、硫酸钾、硫酸钠、硝酸钾和硝酸钠中的一种或多种；所述pH调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的一种或多种；所述pH缓冲剂选自邻苯二甲酸氢钾、磷酸盐、醋酸、醋酸钠、柠檬酸和柠檬酸盐的一种或几种；所述表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷、聚醚醇、辛基苯基聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基溴化铵中一种或多种。本专利技术提供了一种锂硒电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：A)将亚硒酸或亚硒酸盐、电解质盐、pH调节剂、pH缓冲剂、表面活性剂和水混合，得到混合液；B)将混合液在15～60℃的温度条件下在基底上电镀，得到锂硒电池正极材料。优选的，所述步骤B)电镀后还包括将电镀后得到的材料在碳材料分散液上浸泡、烘干得到碳包覆的锂硒电池正极材料。优选的，所述亚硒酸及其盐在混合液中的浓度为5～500mmol/L；所述电解质盐在混合液中的浓度为0.01～3mol/L；所述pH缓冲剂在混合液中的浓度为0.01～2mol/L；所述表面活性剂在混合液中的浓度为0.0001～0.2mol/L；所述混合液的pH值为1～9。优选的，所述电镀方式选自恒电流、恒电压、循环伏安和脉冲中的一种或几种。优选的，所述恒电流电镀的电流为0.01～5mA，电镀时间为1min～5h；恒电压电镀的电压为-0.3～-1v/cm2，电镀时间为30s～2h；循环伏安电镀的扫描范围为0～-1v，扫描速度0.001～0.1v/s；脉冲法电镀的电流范围为0.01～5mA。优选的，所述基底材料选自泡沫镍、泡沫金、泡沫铁、镍片、铁片和金片中的一种或几种；所述碳材料选自CMK、单壁CNT、多壁CNT、石墨烯、氧化石墨烯，CNF、活性炭、富勒烯与MOFs中的一种或多种；所述碳材料分散液的浓度为0.1～5mg/mL，浸泡时间为5s～24h。本专利技术提供了一种锂硒电池正极材料，由上述技术方案所述的制备方法制备得到。本专利技术提供了一种锂硒电池，其正极由上述技术方案所述的正极材料制得。与现有技术相比，本专利技术提供了一种锂硒电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：A)将亚硒酸或亚硒酸盐、电解质盐、pH调节剂、pH缓冲剂、表面活性剂和水混合，得到混合液；B)将混合液在15～60℃的温度条件下在基底上电镀，得到锂硒电池正极材料。本专利技术采用特定的电镀液，配合特定的电镀参数，制备得到纯度高且晶粒尺寸小的镀硒层，同时可得到针状，岛状，杂乱尖状，竹笋状，多孔结构等不同形貌的结构。此方法制备出来的材料可以直接用于锂硒电池，而不需要添加任何导电剂和粘结剂。同时硒的负载量可以通过控制电镀时间，电镀电位和面电流很好的控制。本专利技术提供的锂硒电池正极材料的制备方法制备得到的锂硒电池正极材料具有优异的充放电比容量和循环性能。本专利技术的方法适用于高载硒量的二次锂硒电池材料上，可更好的提高其材料的充放电比容量和循环性能。附图说明图1为本专利技术实施例1中提供的电镀硒的方法进行电镀获得的Se@Ni材料的扫描电镜照片；图2为本专利技术实施例1中提供的电镀硒的方法进行电镀获得的Se@Ni电池材料的交流阻抗图谱；图3为本专利技术实施例1中提供的电镀硒的方法进行电镀获得的Se@Ni电池材料的循环伏安图谱；图4为本专利技术实施例1中提供的电镀硒的方法进行电镀获得的Se@Ni电池材料在0.1C倍率下的首次充放电曲线图；图5为本专利技术实施例1中提供的电镀硒的方法进行电镀获得的Se@Ni电池材料在0.1C倍率下循环100圈的充放电曲线图；图6为本专利技术实施例1中提供的电镀硒的方法进行电镀获得的Se@Ni电池材料在0.5C倍率下循环200圈的充放电曲线图；图7为本专利技术实施例1中提供的电镀硒的方法进行电镀获得的Se@Ni材料的拉曼光谱图谱；图8为本专利技术实施例2中提供的电镀硒的方法进行电镀获得的Se@Ni材料的扫描电镜照片；图9为本专利技术实施例2中提供的电镀硒的方法进行电镀获得的Se@Ni电池材料的交流阻抗图谱；图10为本专利技术实施例2中提供的电镀硒的方法进行电镀获得的Se@Ni电池材料的循环伏安图谱；图11为本专利技术实施例2中提供的电镀硒的方法进行电镀获得的Se@Ni电池材料在0.1C倍率下的首次充放电曲线图；图12为本专利技术实施例2中提供的电镀硒的方法进行电镀获得的Se@Ni电池材料在0.1C倍率下循环100圈的充放电曲线图；图13为本专利技术实施例2中提供的电镀硒的方法进行电镀获得的Se@Ni电池材料在0.5C倍率下循环200圈的充放电曲线图；图14为本专利技术实施例3中提供的电镀硒的方法进行电镀获本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电镀硒的镀液，包括：

【技术特征摘要】
1.一种电镀硒的镀液，包括：2.根据权利要求1所述的镀液，其特征在于，所述亚硒酸或亚硒酸盐选自二氧化硒，亚硒酸、亚硒酸钾、亚硒酸钠、亚硒酸钙、亚硒酸镁和亚硒酸锂中的一种或几种；所述电解质盐选自氯化钠、氯化钾、硫酸钾、硫酸钠、硝酸钾和硝酸钠中的一种或多种；所述pH调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的一种或多种；所述pH缓冲剂选自邻苯二甲酸氢钾、磷酸盐、醋酸、醋酸钠、柠檬酸和柠檬酸盐中的一种或几种；所述表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷、聚醚醇、辛基苯基聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基溴化铵中一种或多种。3.一种锂硒电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：A)将亚硒酸或亚硒酸盐、电解质盐、pH调节剂、pH缓冲剂、表面活性剂和水混合，得到混合液；B)将混合液在15～60℃的温度条件下在基底上电镀，得到锂硒电池正极材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B)电镀后还包括将电镀后得到的材料在碳材料分散液上浸泡、烘干得到碳包覆的锂硒电池正极材料。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述亚硒酸及其盐在混合液中的浓度为5～500mmol/L；所述电解质盐在混合液中的浓度为0.01...

【专利技术属性】
技术研发人员：施志聪，刘军，赵卓卓，柯曦，张邹鑫，黄宗雄，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44