【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米材料合成与电化学，具体涉及一种锂-二氧化碳电池正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近些年，锂-二氧化碳电池因其电化学还原二氧化碳的能力引起了全世界的关注。基于(e0＝2.80v vs.li/li+)的典型锂-二氧化碳电池具有超高的理论比能量密度(≈1876wh kg-1)，其将弥补目前以传统锂离子电池为主的储能装置的低容量(≈265wh kg-1)并促进长距离电动汽车和电网规模能源分配系统的发展。不幸的是，正极放电产物碳酸锂在某种程度上具有电化学绝缘性和热力学稳定性，这导致锂-二氧化碳电池能量效率低和循环稳定性差。合理的设计具有二氧化碳还原和二氧化碳氧化双功能的正极催化剂仍然是一个极具挑战性但迫切需要解决的问题。
2、目前，已经报道了多种正极催化剂材料。碳材料如缺陷石墨烯、多壁碳纳米管等虽具有高的导电性能，但其对二氧化碳催化活性位点少，并且制备过程复杂。所报道的金属-碳复合材料又常常需要贵金属材料，如钌，虽然催化活性有所提高，但其高昂的成本将会限制了锂-二氧化碳电池的广泛使用。因此，研发一种经济、高效且可调节的多功能过渡金属基催化剂对锂-二氧化碳电池的性能与应用至关重要。
3、在锂二氧化碳电池的研发中，正极的制备普遍采用浆料涂覆的方式，一般会用到粘结剂、导电剂等附加材料，既增加了工序复杂程度又增加了生产成本。并且，所使用的基底(如碳纸)往往是刚性的，这导致锂-二氧化碳电池不能很好地满足柔性和高活性的要求。
技术实现思路
1、基于此，
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种锂-二氧化碳电池正极材料的制备方法，其包括以下步骤：
3、s1、将co(no3)2·6h2o分散在甲醇溶液中，配置得到溶液a；将二甲基咪唑分散在甲醇溶液中，配置得到溶液b；
4、s2、将三聚氰胺海绵块体浸泡在溶液a中，通过反复挤压以充分吸收溶液a，然后将溶液b加入到溶液a中，室温下磁力搅拌1-3min后，静置老化24-72h，得到mf/co-mof复合材料；
5、s3、将mf/co-mof复合材料干燥后，在惰性气氛下，通过热处理碳化后，冷却至室温，得到co/cmf三维自支撑正极材料；
6、s4、取硒粉作为硒化原料，将co/cmf三维自支撑正极材料在氢气和氩气的混合气氛保护下通过加热进行硒化处理，得到柔性自支撑的二硒化钴/碳泡沫复合材质的锂-二氧化碳电池正极材料。
7、作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤s1中，溶液a的浓度为6～17mg/ml；溶液b的浓度为6～19mg/ml；步骤s2中，溶液a与溶液b的体积比例为1:0.5～2。
8、作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤s2中，三聚氰胺海绵块体的厚度为0.5～1.5cm。
9、作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤s2中，三聚氰胺海绵块体在放入溶液a之前，采用水、乙醇超声清洗并干燥。
10、作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤s3中，碳化处理的工艺为：惰性气氛为氩气或氦气，升温速度为2～10℃/min，升温至700～900℃并保温1～3h。
11、作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤s4中，硒化处理的工艺为：氢气含量为5％～10％，升温速度为1～5℃/min，升温至500～700℃并保温1～3h。优选升温硒化在管式炉中进行。
12、根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了一种锂-二氧化碳电池正极材料，采用上述方法制备得到。
13、根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了一种锂-二氧化碳电池正极材料在锂-二氧化碳电池中的应用。所述锂-二氧化碳电池为柔性袋状锂-二氧化碳电池，该柔性袋状锂-二氧化碳电池包括柔性的铝塑包装膜，所述铝塑包装膜内设有电解液、可弯折的用作负极的锂带、隔膜和用作正极的锂-二氧化碳电池正极材料，所述锂带、隔膜和锂-二氧化碳电池正极材料依次叠合设置，锂带和锂-二氧化碳电池正极材料还分别连接有引出至铝塑包装膜外部的极耳，所述铝塑包装膜上于所述锂-二氧化碳电池正极材料相对应的一侧开设有若干小孔。
14、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
15、1)本专利技术方法制备的锂-二氧化碳电池正极材料，可以直接作为锂-二氧化碳电池电极，无需使用粘结剂和导电剂，即降低了实验成本，缩短了生产周期，可组装成柔性、轻量化的储能器件并应用到可穿戴电子设备上。
16、2)本专利技术所用的反应原料三聚氰胺泡沫、co(no3)2·6h2o、二甲基咪唑和硒粉具有价格便宜、危险性低、来源广泛的特点，同时本专利技术反应条件较温和，易于控制，操作简单，易于实现工业化生产。
17、3)本专利技术首次将二硒化钴/碳泡沫(cose2/cmf)复合材质的材料作为锂-二氧化碳电池的正极材料，并且所制备的锂-二氧化碳电池具有较高的放电容量，较好的循环性能，较小的充/放电的电压差等，从而提高了co2的利用率，同时释放了电能，在储能和环保领域中都具有重要的应用价值。
18、4)本专利技术方法中，所采用的三聚氰胺泡沫价格低廉，比表面积大，具有丰富的空隙网络结构和超高的含氮量(丰富含氮官能团可以有效吸附金属离子)，是理想的催化剂载体前体材料。
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1.一种锂-二氧化碳电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的锂-二氧化碳电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，溶液A的浓度为6～17mg/mL；溶液B的浓度为6～19mg/mL；步骤S2中，溶液A与溶液B的体积比例为1:0.5～2。
3.根据权利要求1所述的锂-二氧化碳电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，三聚氰胺海绵块体的厚度为0.5～1.5cm。
4.根据权利要求1所述的锂-二氧化碳电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，三聚氰胺海绵块体在放入溶液A之前，采用水、乙醇超声清洗并干燥。
5.根据权利要求1所述的锂-二氧化碳电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，碳化处理的工艺为：惰性气氛为氩气或氦气，加热的升温速度为2～10℃/min，升温至700～900℃并保温1～3h。
6.根据权利要求1所述的锂-二氧化碳电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中，硒化处理的工艺为：氢气含量为5％～10％，加热的升温速度为1～5℃/min，升温至500～7
7.根据权利要求6所述的锂-二氧化碳电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中，在管式炉中加热并进行硒化处理。
8.一种锂-二氧化碳电池正极材料，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的方法制备得到。
9.权利要求8所述的锂-二氧化碳电池正极材料在锂-二氧化碳电池中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述锂-二氧化碳电池为柔性袋状锂-二氧化碳电池，该柔性袋状锂-二氧化碳电池包括柔性的铝塑包装膜，所述铝塑包装膜内设有电解液、可弯折的用作负极的锂带、隔膜和用作正极的权利要求8所述的锂-二氧化碳电池正极材料，所述锂带、隔膜和锂-二氧化碳电池正极材料依次叠合设置，所述铝塑包装膜上于所述锂-二氧化碳电池正极材料相对应的一侧开设有若干小孔。
...【技术特征摘要】
1.一种锂-二氧化碳电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的锂-二氧化碳电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，溶液a的浓度为6～17mg/ml；溶液b的浓度为6～19mg/ml；步骤s2中，溶液a与溶液b的体积比例为1:0.5～2。
3.根据权利要求1所述的锂-二氧化碳电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，三聚氰胺海绵块体的厚度为0.5～1.5cm。
4.根据权利要求1所述的锂-二氧化碳电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，三聚氰胺海绵块体在放入溶液a之前，采用水、乙醇超声清洗并干燥。
5.根据权利要求1所述的锂-二氧化碳电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤s3中，碳化处理的工艺为：惰性气氛为氩气或氦气，加热的升温速度为2～10℃/min，升温至700～900℃并保温1～3h。
6.根据权利要求1所述的锂-二氧化碳电池正极材...
【专利技术属性】
技术研发人员：王珂，刘艳霞，王新强，高帆，崔文岗，潘洪革，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：
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