[发明专利]一种CoSe2

说明书

本发明公开了一种CoSe₂修饰双功能多孔碳布的制备方法，将清洗、退火、硒化后得到的CC@CoSe₂作为载体材料，首先采用等离子体化学气相共沉积的方式沉积将硫到CC@CoSe₂多孔网络上后制备出CC@CoSe₂/S复合含硫正极材料；其次CC@CoSe₂作为载体材料，将金属锂通过电沉积的方式沉积到CC@CoSe₂多孔网络上面，从而制备出CC@CoSe₂/Li复合金属锂负极材料；最终将前述内容中制备的CC@CoSe₂/S复合含硫正极材料和CC@CoSe₂/Li复合金属锂负极材料作为锂硫电池的正极、负极材料，应用于柔性锂硫全电池，组装软包电池测试电化学性能。本发明达到了高硫载量和高硫利用率的协同，构建了高堆积密度、高硫面载量和高能量密度的锂硫全电池。

技术领域

本发明涉及一种CoSe₂饰多孔碳布的制备方法，属于材料制备技术领域。

背景技术

随着柔性和可穿戴设备的快速发展，人们对柔性电源的需求越来越大，为柔性显示器、可穿戴设备等在机械变形下的稳定运行提供动力，在这样的背景下反而助推了人们对于柔性电池的研究和开发。作为锂电池的重要分支，锂硫(Li-S)电池以其超高的理论容量(1675mAh g^-1)、廉价丰富的硫资源成为未来锂电池发展的方向之一，并且已经取得一定的实用化进展，赢得人们的广泛认可。将柔性锂硫电池应用于柔性可穿戴设备供电，将能够实现更高的能量密度，为柔性器件、设备提供更长的续航能力。然而，多硫化物的穿梭效应和锂树枝晶的形成仍然严重制约着柔性Li-S电池的发展。此外，柔性Li-S电池要求即使在弯曲、折叠或拉伸状态下也应保持高性能，这就要求电池的各个组件都具有一定的柔韧性，其中正极、负极以及隔膜作为锂硫电池的关键组件，对锂硫柔性电池的机械性能以及电化学性能性能起着决定性作用。

到目前为止，许多研究工作集中在开发稳定的锂负极和高库仑效率的S正极上，包括设计人工固体电解质界面(SEI)层，使用电解质添加剂，以及开发高比表面积的锂基体。在正极一侧，使用金属氧化物、硫化物、氮化物以及碳基材料(作为储硫载体，通过物理限制、化学吸附的方法减少多硫化物的“穿梭效应”。同时，对隔膜进行设计修饰，也成为抑制多硫化物穿梭的有效手段。尽管已经取得了快速的研究进展，但最先进的技术仍然无法避免过量锂的使用，与含硫正极相比，金属锂负极通常会过量15-150倍之多。此外，柔性Li-S电池中锂枝晶的不良生长导致电池性能差；锂金属负极与可溶性锂多硫化物(LiPS)接触发生寄生副反应导致电池容量的快速衰减；机械柔韧性差等问题依然是限制柔性Li-S电池发展的重要因素。因此，迫切需要对锂硫电池中的三个重要部件：正极、负极以及隔膜进行设计匹配。对于柔性锂硫全电池而言，优异的电池性能往往需要综合考虑正极、负极等电池组件，设计单一的正极、负极研究往往存在一定的局限性，难以达到实用化需求；与此同时，对于柔性电池的整体结构而言，优异的抗弯折性能和高能量密度之间通常是相互取舍的，实现良好的柔韧性通常需要在容量上引入冗余以释放电池中的压力。因此，需要在柔韧性以及电池容量之间找到一个平衡，来设计制备出符合需求的柔性锂硫电池。

针对柔性锂硫电池性能提升，主要有三个方面：1)抑制多硫化物(LiPS)的溶解；2)通过调整溶剂化结构来稳定LiPS，降低LiPS的活性从而减弱对锂金属阳极的腐蚀；3)优化SEI或强化块体Li金属保护锂金属负极，降低锂金属用量，实现较小N\P比16。

大量的研究成果表明，通过设计一体式、功能化的储硫、储锂载体来限制、吸附多硫化物，加速电化学反应动力学，抑制“穿梭效应”，在一定程度上起到保护锂负极，提升电池性能的作用。同时，开发高比表面积的锂金属负极，降低锂金属在集流体上的成核势垒，抑制锂枝晶的形成以及生长，对于实现较低N/P比全电池、提升电极柔韧性等方面也具有关键作用。

发明内容