本发明专利技术公开了一种高性能电池及制备方法，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钛合金构成的复合片，由两层组成，一层为镍钛合金，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性能电池，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高性能电池的性能优越。该电池的充放电平台可以达到3.5V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90Wh/Kg以上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高性能电池及制备方法，属于二次电池领域。
技术介绍
随着可移动设备的普及，锂离子二次电池已经广泛运用于各种笔记本电脑、手机等工具中。这是由于锂离子电池具有能量密度高、放电平台高等优点。然而，由于液体电解质需要包装在密封的金属壳中，在某些不当使用的情况下，容易出现事故。例如电池在高温环境下工作时，外部热量通过金属外壳传递到电池内部，或者放电电流较大时电池内部放热，电池内部或外部会过热而使电池内压大幅度增加，因而由于液体电解质热不稳定而使电池发生爆炸。因此使用液体电解质的锂离子二次电池存在安全隐患，限制了液体电解质锂离子二次电池的进一步发展，当前很多工作都集中于提高二次电池的安全性上。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%。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。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。CN104183824A公开了一种二次铝电池正极材料以及由该正极组成的二次铝电池。所述二次铝电池包括正极、含铝负极和非水电解液。正极材料为石墨烯/醌类化合物的复合材料，其中醌类化合物为醌及相应的衍生物中的任一种，负极为金属铝或铝合金，电解液为非水含铝电解液。该电池采用铝离子导电，不过其充放电电压不超过2V，循环50次后容量衰减严重。
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，采用铝离子作为导电离子，排除电池中存在的锂元素，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，本专利技术的高性能电池，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钛合金构成的复合片，由两层组成，一层为镍钛合金，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、+构成的混合物，其中 +与Al3+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，所述石墨烯的厚度为50-2000微米，镍钛合金厚度为0.5-5毫米，镍钛合金中镍和钛的质量均为一半。—种上述的高性能电池的制备方法，包括以下步骤:(1)厚度为0.5-5毫米的镍钛合金为基底，采用化学气相沉积法在镍钛合金上生长一层石墨烯，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，制备得到镍钛合金-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)按照镍钛合金-石墨烯复合片、隔膜、铝硅合金的顺序排列，其中镍钛合金-石墨烯复合片为正极，铝硅合金为负极，注入电解液并封装，便得到高性能电池。有益效果:本专利技术的高性能电池，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高性能电池的性能优越。该电池的充放电平台可以达到3.5V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90Wh/Kg以上。【具体实施方式】实施例1(1)利用厚度为0.5毫米的镍钛合金为基底，采用化学气相沉积(CVD)法在镍钛合金上生长一层石墨烯，沉积过程利用CH4为碳源、H2为载气，沉积温度为920°C，沉积4小时后降温，降温的速度为15°C /s，由此制备得到镍钛合金-石墨烯复合片，作为电池的正极，测量石墨烯的厚度为228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；(5)将以上材料按照镍钛合金-石墨烯复合片、隔膜、铝硅合金的顺序排列，其中镍钛合金-石墨烯为正极，铝硅合金为负极，注入电解液并封装，得到高性能电池；(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3.85V，循环8000次后，其容量损失9%，电池的能量密度达到93Wh/Kg。实施例2(1)利用厚度为1.3毫米的镍钛合金为基底，采用化学气相沉积(CVD)法在镍钛合金上生长一层石墨烯，沉积过程利用014为碳源、Η 2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，由此制备得到镍钛合金-石墨烯复合片，作为电池的正极，测量石墨烯的厚度为1981微米；(2)配制电解液:将Cl与A1C当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高性能电池，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钛合金构成的复合片，由两层组成，一层为镍钛合金，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
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