[發(fā)明專利]一種碳包覆的硫基復(fù)合材料及其制備和應(yīng)用

無效

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• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN104300127A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙宇光;鐘毓娟
• 申請（專利權(quán)）人: 南京中儲新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/62;H01M10/054
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1.一種二次鋁電池，包括正極、負(fù)極和電解液，其特征在于：

（a）正極，其特征在于，正極活性物質(zhì)為碳包覆的硫化聚丙烯腈；

（b）含鋁負(fù)極；

（c）非水含鋁電解液；

（d）隔膜。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋁電池，其特征在于，所述正極包括正極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和集流體，由于包覆的碳材料具有良好的導(dǎo)電性，無需添加導(dǎo)電劑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋁電池，其特征在于，所述正極活性物質(zhì)所包覆的碳材料包括但不限于無定型碳、石墨、石墨烯、石墨纖維、碳纖維、碳納米管等。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋁電池，其特征在于，所述碳材料包覆層的厚度為5~10nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋁電池，其特征在于，所述正極活性物質(zhì)的制備方法包括：

(1)硫化聚丙烯腈制備

將聚丙烯腈與升華硫按一定比例（10:1~5:1）混合研磨均勻，放入密封的石英管中，在惰性氣體（氮氣或者氬氣）條件下，200~300℃溫度中加熱5~8小時，得到黑色的硫化聚丙烯腈；

或者，將聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺溶劑制備聚丙烯腈溶液，加入Fe催化劑，攪拌同時加熱至200℃，保持2小時左右，再向其中加入單質(zhì)硫或者硫代硫酸鈉，攪拌均勻，加熱至300~400℃，保持5~10小時，得到硫化聚丙烯腈；

(2)包覆碳材料

稱取一定比例（1:5~1:15）的碳材料和硫化聚丙烯腈，混合均勻后置于密閉石英管內(nèi)，在惰性氣體（氮氣或者氬氣）條件下，300~400℃溫度中加熱0.5~1.5小時，得到正極活性物質(zhì)碳包覆的硫化聚丙烯腈；

或者，將碳材料分散于乙醇溶劑中形成混合溶液，將硫化聚丙烯腈置于其中，攪拌混合均勻待溶劑揮發(fā)，然后在惰性氣體（氮氣或者氬氣）條件下，加熱至300~400℃，保持5~10小時，得到正極活性物質(zhì)碳包覆的硫化聚丙烯腈；

或者，采用化學(xué)氣相沉積方法于600~700℃溫度下在硫化聚丙烯腈材料表面進行碳包覆。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋁電池，其特征在于，所述含鋁負(fù)極包含鋁金屬或鋁合金。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋁電池，其特征在于，所述非水含鋁電解液包括有機鹽-鹵化鋁體系離子液體，其中，有機鹽與鹵化鋁的摩爾比為1:1.1~3.0。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二次鋁電池，其特征在于，所述有機鹽的陽離子包括咪唑鎓離子，吡啶鎓離子，吡咯鎓離子，哌啶鎓離子，嗎啉鎓離子，季銨鹽離子，季鏻鹽離子和叔鋶鹽離子；有機鹽的陰離子包括Cl^-，Br^-，I^-，PF₆^-，BF₄^-，CN^-，SCN^-，[N(CF₃SO₂)₂]^-，[N(CN)₂]^-等離子。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋁電池，其特征在于，包括位于正極和負(fù)極之間的隔膜，所述隔膜材料包括但不限于：聚烯烴如聚乙烯和聚丙烯、玻璃纖維濾紙和陶瓷材料。

10.一種權(quán)利要求1所述的二次鋁電池的制備方法，其特征在于，將正極活性材料、粘結(jié)劑（比例為8:2）制成活性材料漿涂于0.6mm厚的集流體上，烘干碾壓至0.33mm左右，裁成40mm寬×15mm長的極片作為正極片，和0.16mm厚的隔膜以及負(fù)極卷繞成電芯裝入鍍鎳鋼殼，再注入電解液，封口制成二次鋁電池。