[發明專利]一種低溫無機熔鹽鋁離子超級電容電池及其制備方法

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• 申請號: 201610007015.X
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN105632780A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 焦樹強;宋陽;王俊香;李海濱
• 申請（專利權）人: 北京金呂能源科技有限公司;甘肅鑫呂能源材料有限公司;北京科技大學
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/32;H01G11/56;H01G11/84
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

1.一種低溫無機熔鹽鋁離子超級電容電池，該電容電池包含正極、負極和電解質及電解池裝置，其特征在于，所述正極為碳材料和過渡金屬硫化物的復合物，負極為固態金屬鋁或其固態合金，所述電解質為氯化鋁和堿金屬或者堿土金屬氯化物的混合熔鹽體系。

2.根據權利要求1所述的低溫無機熔鹽鋁離子超級電容電池，其特征在于，所述電解質的各組分的比例為：所述三氯化鋁與堿金屬氯化物或堿土金屬氯化物的摩爾濃度比為：1~4:1；所述添加劑的加入量不超過三氯化鋁與堿金屬氯化物或堿土金屬氯化物總質量的20%；所述堿金屬包括LiCl、NaCl、KCl、RbCl或CsCl；所述堿土金屬氯化物包括MgCl₂、CaCl₂或BaCl₂；所述添加劑包括LiAlBr₄、NaAlBr₄、KAlBr₄、LiAlCl₄、NaAlCl₄或KAlCl₄。

3.根據權利要求1所述的低溫無機熔鹽鋁離子超級電容電池，其特征在于，所述正極的各組分的比例為：碳材料的質量百分比為10%~50%，過渡金屬硫化物的質量百分比為50%~90%；所述碳材料包括：石墨、碳紙、碳纖維紙、碳納米管、石墨烯、膨脹石墨或炭黑；所述過渡金屬硫化物包括：硫化鎳，硫化鈦，硫化銅，硫化鐵，硫化鉛，硫化鋯，硫化釩，硫化鉻，硫化鈷或硫化鉬。

4.根據利要求1所述的低溫無機熔鹽鋁離子超級電容電池，其特征在于，所述正極或固態負極形狀為片狀、長方體狀、立方體狀，圓筒狀塊體或其它具有至少一個平面的不規則塊體。

5.根據利要求1所述的低溫無機熔鹽鋁離子超級電容電池，其特征在于，所述負極為固態金屬鋁或固態金屬鋁與金屬鎵、銅、鉻、鐵、鎳、鉛、鉍、錫或銀形成的二元或多元合金。

6.根據利要求1所述的低溫無機熔鹽鋁離子超級電容電池，其特征在于，所述電容電池的工作溫度為50-300℃。

7.一種制備如權利要求1-6任一項權利要求所述的低溫無機熔鹽鋁離子超級電容電池的方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

步驟1.制備正極：將碳材料和過渡金屬硫化物按照設計比例混合均勻用隔膜材料包裹后與正極耐高溫導電桿采用螺紋、夾具、鉤掛、鑲嵌或耐高溫金屬絲捆綁的方式連接作為正極，備用；

步驟2.制備負極:將固態鋁或鋁合金采用螺紋、夾具、鉤掛、鑲嵌或耐高溫金屬絲捆綁的方式與負極導電桿連接作為負極；

步驟3.配制熔鹽電解質體系：將三氯化鋁與堿金屬氯化物或堿土金屬氯化物按照摩爾濃度比為：1~4:1分別稱取，混合均勻，再加入一定量的添加劑，得到熔鹽電解質體系，其中，添加劑的加入量不超過三氯化鋁與堿金屬氯化物或堿土金屬氯化物總質量的20%；

步驟4.組裝：將步驟3制備得到的熔鹽電解質體系添加到反應容器中，鋪設的厚度為100-5000mm，然后安裝步驟1制備得到正極和步驟2制備得到負極，隨后加熱至50-300℃，最后，通過調節正極導電桿調劑正極塊體位置，使其浸入電解質中浸泡一定時間，即得到無機熔鹽鋁離子二次超級電容電池。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述負極耐高溫導電桿為不銹鋼、鉬、鈦、鎳等包括但不僅限于它們的金屬或合金制成。

9.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，所述三氯化鋁、堿金屬氯化物或堿土金屬氯化物在無氧無水環境中磨成粒徑為0.001-50mm顆粒。

10.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述熔鹽電解質體系質的鋪設厚度為1000-2000mm。