本发明专利技术公开了一种高放电电压的二次铝离子电池及制备方法，包括正极、负极、电解液和连接所述正极及负极的隔膜，所述正极为石墨烯与镍构成的复合片，由两层组成，一层为镍，另一层为石墨烯；所述负极为铝硅合金，其中硅的质量占铝硅合金总质量的5-8％；所述电解液为包含有Al3+、Cl-、[EMIm]+构成的混合物，其中[EMIm]+与Al3+摩尔比大于3：2，小于4：1。本发明专利技术的高放电电压的二次铝离子电池，有较高的热稳定性，能够克服当前锂离子电池的安全性问题，不会产生锂离子二次电池的爆炸问题，并且本发明专利技术制备的电池比已报道的铝离子二次电池的性能优越，该电池的充放电平台可以达到3V以上，循环寿命可以达到5000次以上，电池的能量密度可以达到85Wh/Kg以上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于二次离子电池
技术介绍
随着锂离子二次电池的广泛应用，其安全性能越来越引起人们的关注。近年来，锂离子电池的爆炸事件时有发生。这是因为液体电解质需要被包装在密封的金属壳中，在一些不当使用的情况下，电池内部或外部会过热而使电池内压大幅度增加，液体电解质会急剧挥发从而引起电池发生爆炸，因此使用液体电解质的锂离子二次电池存在安全隐患。这些因素限制了液体电解质锂离子二次电池的进一步发展，因此提高锂离子电池安全性是研发锂离子二次电池的关键。中国专利CN103825045公开了一种铝离子电池及其制备方法，此铝离子电池的正极为过渡族金属氧化物、负极为高纯铝；该专利技术提高了电池的安全性能。不过该电池的放电电压低于1伏，也远低于目前商用的锂离子二次电池，因此很难取代目前锂离子二次电池在手机、电动车等领域的应用。中国专利CN103915611A公开了一种水系铝离子电池阳极材料及其制备方法，该材料由二氧化钛纳米树叶组成，二氧化钛纳米树叶的化学组成为T1uf^NH)。.，，平均长度为50nm，宽度为10nm，比表面积为314.2m2/g。该专利技术制备的电池能够将循环次数提高到200次，不过其充放电电压仍然较低，在2V以下，远远低于目前商用的锂离子二次电池。中国专利CN104241596A提出了一种可充电铝离子电池及其制备方法，其正极采用石墨结构的碳材料，负极为高纯铝，电解液为无水氯化铝和3-甲基咪唑类化合物的混合物。该专利技术采用铝离子作为导电离子，避免了使用锂离子，也由此规避了由于锂离子引起的导电问题。不过该专利技术的电池的放电平台在2.4V以下，比锂离子电池的4.2V低很多，并且其循环次数低。中国专利CN101937994A提供了一种锂离子电池的石墨烯/铝复合负极材料及其制备方法，所述的负极材料由石墨烯与铝按质量比为1: 0.1?100组成，容量达600?1200mAh/g。所专利技术的电池在l-500mA/mg的电流密度下，充放电1_100个循环进行熟化，熟化后得到锂离子电池石墨烯/铝负极材料。不过该电池的放电平台在IV以下，远低于目前商用的锂离子二次电池。专利CN104078679A开了一种二次铝电池，包括正极、含铝负极和非水电解液。所述正极为碳纳米管/导电硫化聚合物复合材料。制备成电池后，其放电电压为1.85V，50次循环后容量衰减大于20%。
技术实现思路
专利技术目的:为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供，有较高的热稳定性，能够克服当前锂离子电池的安全性问题，不会产生锂离子二次电池的爆炸问题。技术方案:为实现上述目的，本专利技术的高放电电压的二次铝离子电池，包括正极、负极、电解液和连接所述正极及负极的隔膜，所述正极为石墨烯与镍构成的复合片，由两层组成，一层为镍，另一层为石墨烯；所述负极为铝硅合金，其中硅的质量占铝硅合金总质量的5-8% ;所述电解液为包含有A13+、C1、+构成的混合物，其中 +与A13+摩尔比大于3:2，小于4:1。作为优选，所述负极除铝硅之外的其他元素的质量含量总合小于0.1%，铝硅合金的厚度为0.2-2毫米。作为优选，所述隔膜的厚度为10-50微米。作为优选，所述石墨烯-镍的复合材料厚度为50-2000微米，镍的质量分数少于复合材料总质量的20%。作为优选，所述镍为多孔镍，孔径1微米以下。—种上述的高放电电压的二次铝离子电池的制备方法，包括以下步骤:(1)利用厚度为0.1-5毫米的多孔镍为基底，采用化学气相沉积法在多孔镍上生长一层石墨烯，沉积过程利用CH4为碳源、H2为载气，沉积温度为900?1000°C，降温的速度为15°C /s，由此制备得到镍-石墨烯复合片，作为电池的正极，控制沉积条件使得石墨烯的厚度为50-2000微米；(2)将Cl与A1C13按一定比例混合均匀，得到电解液，其中 +与A1 3+摩尔比大于3:2，小于4:1;(3)按照石墨烯与镍复合片、隔膜、铝硅合金的顺序排列，其中石墨烯与镍复合片为正极，铝硅合金为负极，注入电解液并封装，得到二次铝离子电池。有益效果:本专利技术的高放电电压的二次铝离子电池，有较高的热稳定性，能够克服当前锂离子电池的安全性问题，不会产生锂离子二次电池的爆炸问题，并且本专利技术制备的电池比已报道的铝离子二次电池的性能优越，该电池的充放电平台可以达到3V以上，循环寿命可以达到5000次以上，电池的能量密度可以达到85Wh/Kg以上。【具体实施方式】实施例1(1)利用厚度为3毫米的多孔镍为基底，采用化学气相沉积(CVD)法在多孔镍上生长一层石墨烯，沉积过程利用014为碳源、Η2为载气，沉积温度为900°C，沉积8.6小时后降温，降温的速度为15°C /s，由此制备得到镍-石墨烯复合片，作为电池的正极，测量石墨烯的厚度为1966微米； (2)配制电解液:将 Cl与A1C13按3:1的比例混合均匀；(3)准备PP/PE/PP隔膜，厚度为50微米；(4)准备负极片:其材料为铝硅合金，其中硅的质量含量为5%，厚度为2毫米；(5)将以上材料按照镍-石墨烯复合片、隔膜、招硅合金的顺序排列，其中镍-石墨烯复合片为正极，铝硅合金为负极，注入电解液并封装，得到铝离子二次电池；(6)电池测试:采用Land电化学测试系统，测试得该电池的充放电平台为3.6V，循环5000次后，其容量损失8%，电池的能量密度为99Wh/Kg。实施例2(1)利用厚度为0.1毫米的多孔镍为基底，采用化学气相沉积(CVD)法在多孔镍上生长一层石墨烯，沉积过程利用014为碳源、Η2为载气，沉积温度为980°C，沉积2小时后降温，降温的速度为15°C /s，由此制备得到镍-石墨烯复合片，作为电池的正极，测量石墨烯的厚度为110微米；(2)配制电解液:将Cl与A1C13按3:2的比例混合均匀；(3)准备PE隔膜，厚度为18微米；(4)准备负极片:其材料为铝硅合金，其中硅的质量含量为8%，厚度为0.5毫米；当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高放电电压的二次铝离子电池，其特征在于：包括正极、负极、电解液和连接所述正极及负极的隔膜，所述正极为石墨烯与镍构成的复合片，由两层组成，一层为镍，另一层为石墨烯；所述负极为铝硅合金，其中硅的质量占铝硅合金总质量的5‑8％；所述电解液为包含有Al3+、Cl‑、[EMIm]+构成的混合物，其中[EMIm]+与Al3+摩尔比大于3：2，小于4：1。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨卫国，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。