[发明专利]双金属硒化物复合Ti3

说明书

本发明公开了双金属硒化物复合Ti₃C₂材料的制备方法及其产品和超级电容器，由Ti₃C₂与含钴源和锰源的溶液混合，然后进行水热反应使锰、钴掺杂Ti₃C₂得锰钴双掺杂Ti₃C₂复合物，然后将锰钴双掺杂Ti₃C₂复合物进行硒化得到化学内联的电池‑电容混合超级电容器材料，制得材料形成化学内联的电池‑电容混合超级电容器，简化了通过外联组建模组所需要的非活性物质，而且还显著降低模组的内阻，从而达到节约成本、提高能量和功率密度的目的，在30mA/cm²的电流密度下循环10000圈后，仍然能够获得725.8μF/cm²，保持率为92.6％，具有较大的应用前景。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体涉及双金属硒化物复合Ti₃C₂材料的制备方法，还涉及由该方法制得的产品和超级电容器。

背景技术

为了最大限度地减少化石燃料的消耗和减少环境的污染，寻求一种绿色可持续再生能源至关重要。一些能源储存和转换装置，如电池(锂/硫电池、钠离子电池、钾离子电池等以及双层电容器(EDLCs)和赝电容器)是很有前途的替代品。

超级电容器(SCs)具有功率密度高、循环寿命长、充放电时间短、温度特性和绿色环保等优点引起了社会广泛的关注。然而，其较低的能量密度(目前商用双电层超级电容器能量密度普遍低于7Wh/kg，)使得其只能作为功率型器件使用，从而限制了其相应的应用。与其相反，二次电池虽然具有高的能量密度，但是其功率密度和使用寿命相对较差。因此，将超级电容器和二次电池有效地结合起来组成混合器件，能够将二者的优点(高功率密度、长循环寿命、充电时间短和高能量密度)结合到一起，从而拓宽其应用范围和场景。目前超级电容器和二次电池主要是通过外结合(串联和并联)的方式组合，即将两者的单体通过电源管理系统组合成一个模组。虽然这种方式能够有效地改善系统的综合应用能力，但是其仍然存在着一些不足之处。例如：其较多的附件不仅会降低电芯有效储能材料的比例，使模组的性能低于单体，而且还会导致控制点和系统管理的复杂化，增加系统的生产成本。另外，该体系也会因为外线路结点的增多致使其内阻增加且在动力型应用领域具有安全隐患。因此，采用有效的策略将超级电容器和电池进行结合，减少模组成型中使用的无效储能成分的比例，对于提高系统的能量密度、功率密度以及降低成本具有重要的意义。

因此，通过化学的方式将超级电容器和电池内联在一起，通过调控活性物质和MXenes 的比例实现了超级电容器和电池贡献的调控，从而为构建高性能的混合器件提供新思路。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供双金属硒化物复合Ti₃C₂材料的制备方法；本发明的目的之二在于提供由所述制备方法制得的双金属硒化物复合Ti₃C₂材料；本发明的目的之三在于提供基于双金属硒化物复合Ti₃C₂材料的化学内联的电池-电容混合超级电容器。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、双金属硒化物复合Ti₃C₂材料的制备方法，包括如下步骤：由Ti₃C₂与含钴源和锰源的溶液混合，然后进行水热反应使锰、钴掺杂Ti₃C₂得锰钴双掺杂Ti₃C₂复合物，然后将锰钴双掺杂Ti₃C₂复合物进行硒化得到化学内联的电池-电容混合超级电容器材料。

优选的，所述钴源为硝酸钴，氟化钴，氯化钴，溴化钴，碘化钴，碳酸钴，硫酸钴中的一种或几种；所述锰源为硝酸锰，氟化锰，氯化锰，溴化锰，碘化锰，碳酸锰，硫酸锰。