【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于儲能材料，具體涉及nico2se4電極材料的晶面工程優化及其電化學性能提升。
技術介紹
1、全球高新科技迅速發展，新能源行業、新興電子產業、清潔能源等領域日新月異，對儲能密度更高、體積更小的儲能設備的需求日益增加。超級電容器是一種極具前景的儲能器件，nico2se4作為典型的贗電容材料，由于其價態多樣性和較高的電化學活性，在超級電容器儲能材料領域有著相當廣泛的關注。但是，低導電性和較差的電化學活性嚴重影響了nico2se4的電化學性能，制約其實際應用。本團隊擬在原子尺度上引入缺陷，有望通過系統探究se空位濃度與其電化學性能之間的關系，使得電極材料的電化學性能得到最大程度上的提升。研究表明，不同的空位缺陷濃度的影響完全不同。因此，獲取控制空位缺陷濃度的參數對提高電極材料的電化學性能尤為重要。同時希望能夠通過上述結論能為構建出能量和功率密度高、循環壽命長、生產成本低、綠色環保的高性能儲能器件——贗電容超級電容器提供理論基礎。
2、基于此，在制備不同缺陷濃度nico2sex材料時擬定選擇通過nabh4處理實現的方法代替了氫氣還原退火的方法，其方法更容易控制se缺陷數量和類型，在提高缺陷材料純度的同時簡化工藝流程，進一步提高了制備的效率，有望通過系統探究為nico2se4缺陷材料獲取控制空位缺陷濃度的最佳參數，并進一步構建能夠實現集高比容量、良好的倍率性能和長期循環穩定性于一體的高性能器件，對于開發高效、高性能、低成本的儲能材料具有重要意義，能夠推動儲能技術的發展，這將有助于解決新能源領域所面臨的儲能難題，提升
3、因此基于上述技術問題需要設計nico2se4電極材料的晶面工程優化及其電化學性能提升。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供nico2se4電極材料的晶面工程優化及其電化學性能提升，旨在解決電化學性能的缺陷問題，尤其是晶格畸變，該缺陷雖影響周圍原子，但通過缺陷工程的巧妙調控，能改善材料電極結構與電性，電化學性能顯著提升，研究中，nico2se4采用不同空位調控，巧妙地引入無序性與電子混亂，擴展金屬元素價態多樣性，激活更多電化學反應位點，強化氧化還原動力學過程，極大提高超級電容器的儲能密度，實現高效能器件。總結，缺陷工程策略有效地調節材料的電子結構，化學性質或導電性，從而進一步優化材料的電化學性能，解決晶格缺陷，電化學性能問題，nico2se4通過調控，提升電化學性能，強化儲能問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、nico2se4電極材料的晶面工程優化及其電化學性能提升，其制備方法包括如下步驟：
4、s1、首先，合成nico前驅體的步驟涉及到1.74g?co(no3)2·6h2o、0.87gni(no3)2·6h2o，這些原料一同溶解在60ml去離子水中并充分攪拌混合，攪拌完畢后，隨后轉移至100ml的不銹鋼高壓反應釜中，在120℃下反應12小時，之后自然冷卻到室溫，通過去離子水和乙醇多次離心清洗產物，并在60℃的真空烘箱中干燥一晚上，最終得到的粉末需要研磨并在350℃的空氣中燒結4h以穩定結構和形貌；
5、s2、nico2se4主體材料的制備階段，此步驟涉及將3g?naoh和0.4g?se粉與35ml去離子水充分混合，隨后加入預先制得的0.14g?nico前驅體并持續攪拌直至完全溶解，將此混合液置入不銹鋼高壓反應釜，在200℃下進行16h的深度反應，完成反應后，通過仔細的沉淀收集、去離子水和乙醇的反復清洗過程，確保產物純凈，最后，清洗后的樣品在60℃風干一夜，后續采用xrd、sem和tem等先進分析技術，對其晶體結構、形貌和尺寸等關鍵參數進行精確表征，為電化學性能測試打下基礎；
6、s3、為進一步提升性能，將80mgnico2se4粉末懸浮于40ml去離子水中，分步添加不同濃度的nabh4溶液(濃度范圍從0.5mol至2.5mol)，在100℃下反應6h，形成具有不同缺陷濃度的nico2sex。這些經過特殊處理的材料經過徹底清洗、乙醇處理及60℃真空干燥后，被分別標記為v0.5-nico2sex,v1-nico2sex,v1.5-nico2sex,v2-nico2sex和v2.5-nico2sex。
7、作為本專利技術一種優選的方案，其制備方法還包括：s4、優化的va-nico2sex，與聚偏氟乙烯(pvdf)和n-甲基吡咯烷酮(nmp)按照特定質量比例混合，再加入n-ch3c4h7no和1-ch3-2-c4h7no溶劑，制得均勻的漿料，將此漿料均勻涂覆于1cm×1cm大小的泡沫鎳基底上，通過真空干燥固化12h，確保電極材料負載量約為2mg，最終，電極在10mpa壓力下壓制成型，為電化學測試做好準備。
8、s5、作為本專利技術一種優選的方案，通過循環伏安法進行測試，使用3mkoh作為電解液，設置nico2se4電極與含有特定缺陷的電極(如v0.5-nico2sex至v2.5-nico2sex)分別為工作電極，以agcl為參比電極，pt片為對電極，以50mv?s-1的掃描速率進行測試，實驗結果清晰顯示，含有缺陷的電極相比于未經優化的nico2se4電極，展示出更高的電流密度和積分面積，直接反映了其增強的比容量，有力地證明了通過晶面工程優化和缺陷調控策略，電極材料的電化學性能得到了顯著提升。
9、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
10、1、本方案中，通過引入nico2se4調控策略，在不同濃度下精確控制se空位的生成，制備出一系列具有不同缺陷濃度的nico2sex樣品，這一過程不僅在原子尺度上實現了對材料缺陷的精準調控，而且通過缺陷工程顯著改善了電極結構，增加了活性位點，促進了電子的有效轉移，這些缺陷材料展現出比未優化的nico2se4更高的電流密度和積分面積，直接證明了其增強的比容量和電化學活性，為儲能性能的提升奠定了堅實基礎。
11、2、本方案中，優化的電極制備流程不僅關注活性物質本身的調控，還涉及了電極結構的整體優化，通過與聚偏氟乙烯(pvdf)和聚偏氟乙烯(nmp)粘結劑的混合，以及特定溶劑的使用，制得均勻漿料，并將其涂覆于泡沫鎳基底上，通過精密的涂布、干燥和壓制工藝，確保了電極結構的優化，這樣的電極設計不僅增強了導電性，還確保了活性物質的良好負載，提升了整體電極的電化學性能，循環伏安測試顯示，經過這樣處理的含缺陷電極比傳統電極擁有更優的性能，驗證了結構優化的有效性。
12、3、本方案中，本方案不僅解決了nico2se4電極材料的局限，還為超級電容器和鋰硫電池等更廣泛的電化學儲能系統的電極材料設計提供了新思路，通過缺陷調控策略，提升了材料的儲能效率和動力學性能，同時優化了結構穩定性，有利于延長循環壽命，這對于追求高能效、長壽命儲能器件的新能源應用至關重要，此外，這一策略的靈活性和有效性鼓勵了對高性能、低成本儲能材料的進一步研發，對推動儲能技術發展、提升能源本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.NiCo2Se4電極材料的晶面工程優化及其電化學性能提升，其制備方法包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的NiCo2Se4電極材料的晶面工程優化及其電化學性能提升，其制備方法還包括：
3.根據權利要求2所述的NiCo2Se4電極材料的晶面工程優化及其電化學性能提升，其測試方法包括：S5、通過循環伏安法進行測試，使用3M?KOH作為電解液，設置NiCo2Se4電極與含有特定缺陷的電極(如V0.5-NiCo2Sex至V2.5-NiCo2Sex)分別為工作電極，以AgCl為參比電極，Pt片為對電極，以50mV?s-1的掃描速率進行測試，實驗結果清晰顯示，含有缺陷的電極相比于未經優化的NiCo2Se4電極，展示出更高的電流密度和積分面積，直接反映了其增強的比容量，有力地證明了通過晶面工程優化和缺陷調控策略，電極材料的電化學性能得到了顯著提升。
【技術特征摘要】
1.nico2se4電極材料的晶面工程優化及其電化學性能提升，其制備方法包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的nico2se4電極材料的晶面工程優化及其電化學性能提升，其制備方法還包括：
3.根據權利要求2所述的nico2se4電極材料的晶面工程優化及其電化學性能提升，其測試方法包括：s5、通過循環伏安法進行測試，使用3m?koh作為電解液，設置nico2se...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張莉，高嵐，劉偉哲，黨天徽，王苗苗，喬蕊，焦炳琦，燕旭炫，
申請(專利權)人：蘭州理工大學，
類型：發明
國別省市：
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