[发明专利]一种应用于锂离子电池的多孔碳负载MoSe2

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，且公开了一种应用于锂离子电池的多孔碳负载MoSe₂的电极材料，淀粉中与1,5‑二环氧己烷反应，得到了环氧化淀粉，其在碳酸钠作用下与高哌嗪反应，得到了哌嗪交联淀粉，以淀粉为碳源，高哌嗪为氮源，经过活化和高温碳化，最终得到了氮掺杂淀粉基多孔碳材料，其较大的比表面积增加了其表面的电化学活性位点，氮的掺杂可以在多孔碳材料中引入吡啶氮、吡咯氮和石墨氮等活性结构，水热法合成MoSe₂纳米花过程中，首先生成纳米硒化钼晶核，晶核生长成纳米片并组装成为纳米花，硒化钼纳米花原位生长在多孔碳的孔道结构中，减缓了硒化钼纳米花的体积膨胀现象，从而有效地提高了纳米硒化钼的循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种应用于锂离子电池的多孔碳负载MoSe₂的电极材料及制法。

背景技术

随着全球经济竞争的白热化，对能源的需求量也越来越高，化石能源作为当前的主力资源，也越来越受到重视，然而化石能源是有限的，不断的开采最终会导致化石资源的枯竭，而且化石能源使用量过大，会给人们的生活环境带来酸雨、温室效应等不良影响，严重危害人类的健康，因此需要使用电能等新型能源，来减缓缓释能源消耗过度的现象，锂离子电池是一种二次可充电电池，满足了电能储存的同时，也响应了当前提倡的可持续发展的主题，因此颇受广大人们群众的喜爱，但是当前锂离子电池比容量小，循环稳定性较差，一定程度上限制了其发展，因此急需开发出高效的、比容量大且循环稳定性强的锂离子电池成为全世界研究者们急需攻克的难题。

纳米硒化钼是一种具有特殊层状形貌的过渡金属半导体，经研究发现，其具有良好的环境友好性和极高的理论比容量，因此被认为是可以代替石墨等高效锂离子电池负极材料，然而半导体的性质导致其电导率不高、锂离子扩散系数较低，还会在充放电连续的锂离子嵌入和脱出过程中出现体积膨胀的现象，因此单独使用纳米硒化钼作为锂离子电池的负极材料时，往往达不到理想的效果，因此需要将纳米硒化钼和导电性较强的多孔碳材料进行复合，形成复合型锂离子电池负极材料，可以一定程度上提高纳米硒化钼的导电性，同时也能改善纳米硒化钼的体积膨胀现象，但是随着对锂离子电池研究的不断深入，传统多孔碳的导电性也越来越跟不上科技发展的需求，因此需要对多孔碳材料进行改进，人们发现在多孔碳材料中掺杂氮、磷、硫等杂原子，可以有效地改善多孔碳材料的导电性，从而有效地提高了纳米硒化钼作为锂离子电池负极材料的电化学性能，并进一步推动了锂离子电池的发展。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种应用于锂离子电池的多孔碳负载MoSe₂的电极材料及制法，解决了纳米硒化钼电化学活性较差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种应用于锂离子电池的多孔碳负载MoSe₂的电极材料，所述应用于锂离子电池的多孔碳负载MoSe₂的电极材料的制法包括以下步骤：

(1)向三颈瓶中加入去离子水溶剂、淀粉，搅拌均匀后，通氮气除去氧气，使用氢氧化钠调节溶液pH为8-10，继续加入1,5-二环氧己烷，转移至油浴锅中，升高温度进行开环反应，反应结束后抽滤、洗涤并干燥，得到环氧化淀粉；

(2)向三颈瓶中加入1,4-二氧六环溶剂、环氧化淀粉，搅拌均匀后，继续加入高哌嗪和碳酸钠，转移至油浴锅中，充氮气除去氧气，升高温度进行开环反应，产物冷却后抽滤、用丙酮和去离子水反复洗涤、干燥，得到哌嗪交联淀粉；

(3)向反应器中加入去离子水溶剂、哌嗪交联淀粉和氢氧化钾，超声分散均匀后蒸发溶剂，转移至管式炉中进行碳化，碳化结束后用盐酸和去离子水反复洗涤、干燥，得到氮掺杂淀粉基多孔碳材料；