[發明專利]一種硫銅化合物碳基復合材料為正極的鋁離子電池

在審

• 申請號: 201710514963.7
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107275615A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 趙金保;蔣嘉麗;王昀暉;李赫;王靜
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/46;H01M4/58;H01M4/587;H01M10/054;H01M10/0569;H01M10/058
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙)35200
• 代理人: 馬應森

1.一種硫銅化合物碳基復合材料為正極的鋁離子電池，其特征在于包括電池正極、電池負極、電解液、金屬箔片集流體和隔膜；所述電池正極的活性物質為Cu_2-xS-碳基復合材料，電池負極為金屬鋁或含鋁合金；所述電解液為含鋁離子非水系電解液；所述金屬箔片集流體為在電解液中表現電化學惰性的金屬箔片集流體；所述隔膜為分隔電池正極和電池負極的隔膜。

2.如權利要求1所述一種硫銅化合物碳基復合材料為正極的鋁離子電池，其特征在于所述Cu_2-xS選自Cu₂S、Cu_1.96S、Cu_1.8S、Cu_1.75S、Cu_1.6S、Cu_1.39S、Cu_1.12S、Cu_0.5S中的一種，所述Cu_2-xS-碳基復合材料中碳含量的質量百分比為0.1％～20％。

3.如權利要求1所述一種硫銅化合物碳基復合材料為正極的鋁離子電池，其特征在于所述Cu_2-xS-碳基復合材料的制備方法如下：將Cu_2-xS溶于水中，再加入碳源，復合后得Cu_2-xS-碳基復合材料。

4.如權利要求3所述一種硫銅化合物碳基復合材料為正極的鋁離子電池，其特征在于所述碳源選自無定形碳、結晶碳、導電有機碳材料中的至少一種。

5.如權利要求3所述一種硫銅化合物碳基復合材料為正極的鋁離子電池，其特征在于所述Cu_2-xS-碳基復合的方法采用水熱法、溶膠凝膠法、煅燒法、噴霧干燥法中的一種或兩種。

6.如權利要求1所述一種硫銅化合物碳基復合材料為正極的鋁離子電池，其特征在于所述電池負極材料采用純度大于90％的金屬鋁、或金屬鋁與銅、銀、鎳、鉛、錫、鉍、鐵中的合金。

7.如權利要求1所述一種硫銅化合物碳基復合材料為正極的鋁離子電池，其特征在于所述含鋁離子非水系電解液包括鹵化鋁和離子液體，所述鹵化鋁和離子液體的摩爾比為(1.1～2)︰1。

8.如權利要求1所述一種硫銅化合物碳基復合材料為正極的鋁離子電池，其特征在于所述離子液體的陰離子包括Cl^-，Br^-，I^-，PF₆^-，BF₆^-，CN^-，SCN^-，[N(CF₃SO₂)₂]^-或[N(CN)₂]^-離子；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、季磷鹽離子或叔硫鹽離子。

9.如權利要求1所述一種硫銅化合物碳基復合材料為正極的鋁離子電池，其特征在于所述電化學惰性的金屬箔片集流體包括鉭片、鈮片、鉬片、鈦片、不銹鋼片、金及鉑族金屬；

所述分隔電池正極和電述負極的隔膜材料包括但不限于：聚烯烴類，所述聚烯烴類可自聚乙烯和聚丙烯、玻璃纖維濾紙和陶瓷材料。

10.如權利要求1所述硫銅化合物碳基復合材料為正極的鋁離子電池的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1)將Cu_2-xS-碳基復合材料、導電材料、粘結劑按照比例分別稱取均勻混合，制成活性材料漿料均勻地涂抹在惰性金屬集流體上，在60～100℃烘箱中烘干，制成厚度為0.5～2mm片狀復合正極材料；

2)將厚度為0.1～1mm的金屬鋁或鋁合金，用細砂紙打磨雙面，用無水乙醇清洗后，干燥，即得到負極材料；

3)將離子液體在真空干燥箱80～150℃下干燥12h，隨后鹵化鋁和離子液體以摩爾比為(1.1～2)︰1在氬氣環境的手套箱內混合，室溫磁力攪拌0.5h，即配制成含有可自由移動鋁離子的非水溶液電解液；

4)將步驟1)得到電池正極材料、步驟2)得到的電池負極材料、步驟3)得到的含鋁離子非水溶液電解液、隔膜在手套箱中組裝完成，得到鋁離子軟包電池或者扣式電池，即Cu_2-xS-碳基復合材料為正極的鋁離子電池；

5)電池組裝好后，靜置12～20h后再進行充放電測試。