锂硒电池正极材料及其制备方法以及锂硒电池的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种锂硒电池正极材料的制备方法，其包括以下步骤：提供一惰性气氛饱和的氧化石墨烯分散液；向该惰性气氛饱和的氧化石墨烯分散液中通入硒化氢气体，以惰性气氛为载气，将所述氧化石墨烯还原为石墨烯的同时在石墨烯表面生成单质硒，得到单质硒-石墨烯分散液；将所述负载硒的石墨烯分散液进行溶剂热处理，得到一石墨烯基凝胶；以及将所述石墨烯基凝胶进行干燥处理。本发明还提供一种锂硒电池正极材料以及应用该正极材料的锂硒电池。
【专利说明】锂硒电池正极材料及其制备方法以及锂硒电池
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种锂硒电池正极材料及其的制备方法，以及锂硒电池。
【背景技术】
[0002] 锂硒电池是一种新型锂二次电池体系，其利用单质硒作为正极，金属锂为负极，通 过硒与锂之间的化学反应实现化学能和电能间相互转换，具有比现有锂离子电池正极材料 更高的能量密度。中国专利申请CN103187559 A及CN103178246 A分别公开了将单质硒与 微孔载体或介孔载体混合加热，从而使单质硒分散在微孔载体或介孔载体的孔道内，可以 得到具有良好循环稳定性和倍率性能的高容量锂二次电池。
[0003] 然而，微孔材料或介孔材料的孔道极小，上述方法难以使单质硒充分且均匀地进 入微孔孔道，且先进入孔道的单质硒使微孔堵塞，难以使更多的单质硒充分进入微孔材料 或介孔材料内部，导致单质硒与载体无法均匀复合，从而使上述方法难以应用于实际工业 化生产中。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，确有必要提供一种锂硒电池正极材料及其制备方法，以及锂硒电池。
[0005] -种锂硒电池正极材料的制备方法，其包括以下步骤：提供一惰性气氛饱和的 氧化石墨烯分散液；向该惰性气氛饱和的氧化石墨烯分散液中通入硒化氢气体，以惰性 气氛为载气，将所述氧化石墨烯还原为石墨烯的同时在石墨烯表面生成单质硒，得到单质 硒-石墨烯分散液；将所述负载硒的石墨烯分散液进行溶剂热反应，得到一石墨烯基凝胶； 以及将所述石墨烯基凝胶进行干燥处理，以获得一锂硒电池正极材料。
[0006] 一种锂硒电池正极材料，包括三维多孔石墨烯宏观体以及多个分布于该三维多孔 石墨烯宏观体内的单质硒，其中，所述三维多孔石墨烯宏观体为由多个石墨烯片相互搭接 形成的自支撑结构，该多个石墨烯片之间具有多个孔隙，所述多个单质硒均匀分布于该多 个孔隙及多个石墨烯片层表面。
[0007] -种锂硒电池，包括正极、负极、隔膜及电解液，所述正极包括一集流体以及设置 于该集流体上的上述正极材料。
[0008] 与现有技术相比较，本发明先利用氧化还原反应将单质硒原位生成在分散的石墨 烯表面，再将原本分散的石墨烯相互搭接，组装成多孔宏观体材料，从而使单质硒均匀的设 置在该多孔宏观体材料的孔道内及多个石墨烯片层表面，形成石墨烯与单质硒完全均匀混 合的复合结构，有利于进一步提高锂硒电池的电化学性能。并且，该复合方法简单，适于工 业化生产的应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1为本发明实施例提供的锂硒电池正极材料的制备方法的流程图。
[0010] 图2为本发明实施例提供的锂硒电池正极材料的扫描电镜照片图。
[0011] 图3为本发明实施例提供的锂硒电池的结构示意图。
[0012] 图4为本发明实施例提供的锂硒电池的首次充放电曲线图。
[0013] 主要元件符号说明
【权利要求】
1. 一种锂硒电池正极材料的制备方法，其包括以下步骤： 提供一惰性气氛饱和的氧化石墨烯分散液； 向该惰性气氛饱和的氧化石墨烯分散液中通入硒化氢气体，以惰性气氛为载气，将所 述氧化石墨烯还原为石墨烯的同时在石墨烯表面生成单质硒，得到单质硒-石墨烯分散 液； 将所述单质硒-石墨烯分散液进行溶剂热反应，使石墨烯组装成多孔宏观体材料；以 及 将该多孔宏观体材料进行干燥处理，得到锂硒电池正极材料。
2. 如权利要求1所述的锂硒电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂热反应 的温度为50°C ~217°C，时间为0. 1小时~120小时。
3. 如权利要求1所述的锂硒电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯 分散液中氧化石墨烯的浓度为〇.〇5 mg/mL?30 mg/mL。
4. 如权利要求1所述的锂硒电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述干燥的方式 为冷冻干燥、室温干燥、超临界干燥、真空加热干燥、常压加热干燥和保护气体下的加热干 燥中的一种。
5. 如权利要求4所述的锂硒电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述干燥的方式 为冷冻干燥或加热干燥，所述干燥时的温度在_196°C ~217°C之间。
6. 如权利要求1所述的锂硒电池正极材料的制备方法，其特征在于，在通入硒化氢气 体过程中控制还原氧化石墨烯的反应温度为5°C ~300°C。
7. -种锂硒电池正极材料，包括一多孔宏观体材料及多个单质硒，所述多孔宏观体材 料由多个石墨烯片相互搭接形成，该多个石墨烯片之间具有多个孔隙，该多个单质硒设置 在该多孔宏观体材料孔隙中及该多个石墨烯片表面。
8. 如权利要求7所述的锂硒电池正极材料，其特征在于，所述多孔宏观体材料为一自 支撑结构。
9. 如权利要求7所述的锂硒电池正极材料，其特征在于，所述单质硒的质量百分含量 在5%?95%之间。
10. 如权利要求7所述的锂硒电池正极材料，其特征在于，所述多个单质硒以无定形态 均匀分布在该多个石墨烯片的表面。
11. 如权利要求8所述的锂硒电池正极材料，其特征在于，所述多孔宏观体材料的孔隙 率为0. 05cm3/g~4cm3/g，所述多个孔隙的孔径分布在0. 4 nnTlO y m之间。
12. -种锂硒电池，包括正极片、负极片、隔膜以及电解液，其特征在于，所述正极片包 括集流体以及如权利要求疒11中任一项所述的锂硒电池正极材料，所述锂硒电池正极材 料设置于该集流体的表面。
【文档编号】H01M10/052GK104393304SQ201410638938
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】杨全红, 张辰, 吴承骏, 李静, 吕伟, 李宝华, 康飞宇 申请人:清华大学深圳研究生院