【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電化學領域，尤其涉及一種金屬-硫/硒電池。
技術介紹
1、發展先進的電化學儲能技術、開發高效電化學儲能體系是加快構建綠色低碳循環發展經濟體系的關鍵一環。目前商業化鋰離子電池正極材料(三元、磷酸鐵鋰)有限的比容量使得鋰離子電池的能量密度難以突破500whkg-1，成為制約鋰離子電池進一步發展的重要因素。為了滿足人們對高比能量密度儲能裝置日益增長的需求，單質硫(硒)因其高理論比容量、儲量豐富的優勢而受到了人們的廣泛關注。特別是鋰-硫(硒)電池，其理論能量密度分別可達2567wh?kg-1和1160wh?kg-1，成為重要研究體系之一。除鋰-硫(硒)電池體系外，基于儲量豐富且與金屬鋰物化性質相近的鈉、鉀，以及基于應用低成本、高安全性的多價金屬鎂、鋁所構建的鈉/鉀-硫(硒)電池、鎂/鋁-硫(硒)電池也成為極具研究價值和開發潛力的電池體系。
2、實際上，盡管硫(硒)電極具有突出的理論比容量，金屬-硫(硒)電池的電化學性能仍然存在一些瓶頸。硫電極最大的優勢在于理論比容量高，但是較低的電導率(5×10-28sm-1)限制了電池在高倍率下的充放電能力，且硫還原和硫轉化反應涉及多電子轉移過程，決速步較高的反應能壘導致反應動力學遲緩，限制了硫的完全轉化。而硒電極的理論容量雖然比硫電極低，但是其電導率(1×10-3s?m-1)卻遠高于硫，并且由于其較高的密度(4.81gcm-3)使得其理論體積容量與硫相當。
3、在金屬-硫(硒)電池體系中，硫(硒)以及反應過程中涉及的多硫化物/多硒化物中間體易溶解于電解液中，導致
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種金屬-硫/硒電池，本專利技術利用靶向型催化劑對反應過程中決速步驟的定向電催化作用，實現金屬-硫/硒電池電化學性能的提升。
2、本專利技術提供了一種金屬-硫/硒電池，包括：正極、負極、隔膜和電解液；所述正極的活性材料為硫、硒和硫硒化合物中的至少一種，所述負極為金屬負極；所述正極和/或隔膜上負載有靶向型電催化劑，所述靶向型電催化劑為金屬硫化物、金屬氮化物、普魯士藍及其類似物和鈣鈦礦化合物中的一種或多種。
3、優選的，所述金屬硫化物為mos2、ws2、sns和bi2s3中的一種或多種；所述金屬氮化物為tin和/或ni3n。
4、優選的，所述正極的活性材料為負載型活性材料，包括多孔載體和負載在所述多孔載體上的硫、硒和硫硒化合物中的一種。
5、優選的，所述金屬負極為鋰、鈉、鉀、鎂和鋁中的一種。
6、優選的，所述電解液為碳酸酯基電解液、醚基電解液或者離子液體。
7、優選的，所述隔膜為玻璃纖維膜。
8、優選的，負載有所述靶向型電催化劑的正極由正極活性材料、靶向型電催化劑、導電劑、粘結劑和溶劑混合后制備而成。
9、優選的，負載有所述靶向型電催化劑的隔膜按照以下步驟制備：
10、將靶向型電催化劑、導電劑、粘結劑和溶劑混合，得到漿料；
11、將所述漿料涂覆于隔膜表面，干燥，得到靶向型電催化劑修飾的隔膜。
12、優選的，所述靶向型電催化劑、導電劑和粘結劑的質量比為(5～10):(0.5～5):1。
13、優選的，所述漿料的涂覆干厚度為50～500μm。
14、與現有技術相比，本專利技術提供了一種金屬-硫/硒電池，包括：正極、負極、隔膜和電解液；所述正極的活性材料為硫、硒和硫硒化合物中的至少一種，所述負極為金屬負極；所述正極和/或隔膜上負載有靶向型電催化劑，所述靶向型電催化劑為金屬硫化物、金屬氮化物、普魯士藍及其類似物和鈣鈦礦化合物中的一種或多種。本專利技術將靶向型電催化劑材料應用于金屬-硫/硒電池作為功能性隔膜修飾材料，可以定向地降低反應過程中決速步驟的反應能壘，加快反應動力學，促進硫/硒基正極的高效轉化，顯著提高金屬-硫/硒電池的電化學性能。此外，本專利技術所用的靶向型電催化劑材料制備方法簡單易得，該技術具有良好的產業化的潛力。
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1.一種金屬-硫/硒電池，其特征在于，包括：正極、負極、隔膜和電解液；所述正極的活性材料為硫、硒和硫硒化合物中的至少一種，所述負極為金屬負極；所述正極和/或隔膜上負載有靶向型電催化劑，所述靶向型電催化劑為金屬硫化物、金屬氮化物、普魯士藍及其類似物和鈣鈦礦化合物中的一種或多種。
2.根據權利要求1所述的金屬-硫/硒電池，其特征在于，所述金屬硫化物為MoS2、WS2、SnS和Bi2S3中的一種或多種；所述金屬氮化物為TiN和/或Ni3N。
3.根據權利要求1所述的金屬-硫/硒電池，其特征在于，所述正極的活性材料為負載型活性材料，包括多孔載體和負載在所述多孔載體上的硫、硒和硫硒化合物中的一種。
4.根據權利要求1所述的金屬-硫/硒電池，其特征在于，所述金屬負極為鋰、鈉、鉀、鎂和鋁中的一種。
5.根據權利要求1所述的金屬-硫/硒電池，其特征在于，所述電解液為碳酸酯基電解液、醚基電解液或者離子液體。
6.根據權利要求1所述的金屬-硫/硒電池，其特征在于，所述隔膜為玻璃纖維膜。
7.根據權利要求1所述的金屬-硫/硒電池，
8.根據權利要求1所述的金屬-硫/硒電池，其特征在于，負載有所述靶向型電催化劑的隔膜按照以下步驟制備：
9.根據權利要求8所述的金屬-硫/硒電池，其特征在于，所述靶向型電催化劑、導電劑和粘結劑的質量比為(5～10):(0.5～5):1。
10.根據權利要求8所述的金屬-硫/硒電池，其特征在于，所述漿料的涂覆干厚度為50～500μm。
...【技術特征摘要】
1.一種金屬-硫/硒電池，其特征在于，包括：正極、負極、隔膜和電解液；所述正極的活性材料為硫、硒和硫硒化合物中的至少一種，所述負極為金屬負極；所述正極和/或隔膜上負載有靶向型電催化劑，所述靶向型電催化劑為金屬硫化物、金屬氮化物、普魯士藍及其類似物和鈣鈦礦化合物中的一種或多種。
2.根據權利要求1所述的金屬-硫/硒電池，其特征在于，所述金屬硫化物為mos2、ws2、sns和bi2s3中的一種或多種；所述金屬氮化物為tin和/或ni3n。
3.根據權利要求1所述的金屬-硫/硒電池，其特征在于，所述正極的活性材料為負載型活性材料，包括多孔載體和負載在所述多孔載體上的硫、硒和硫硒化合物中的一種。
4.根據權利要求1所述的金屬-硫/硒電池，其特征在于，所述金屬負極為鋰、鈉、鉀、鎂和鋁中的一種。
<...【專利技術屬性】
技術研發人員：崔永朋，周莉，葛麗娜，馮文婷，邢偉，王雅君，李永峰，
申請(專利權)人：中國石油大學北京，
類型：發明
國別省市：
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