基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池制造技术

本发明专利技术涉及基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池，属于电池领域。将纳米硼化钴与石墨烯复合，并作为铝离子电池的正极材料，使得该电池具备两种储能机理，即氧化还原机理和嵌入脱出机理，且纳米硼化钴的特殊结构(晶区与非晶共存)使得该电池具有较好的温度特性。结合上述所提到的复合材料制备方法以及电池测试，本发明专利技术可总结出如下特点：得到了一种可应用于铝离子电池体系的新型的复合材料；电池温度性能测试得到优异的结果，即在高温测试中，随着温度的升高，电池容量呈上升趋势，在低温性能测试中，20℃且500mA/g电流密度下放电比容量可达～75mAh/g，到‑30℃且500mA/g电流密度下放电比容量仍可达～45mAh/g，容量保持率高达60％，具有优异的低温性能。

Wide Temperature Aluminum Ion Battery Based on Cobalt Boride/Graphene Composite as Positive Electrode

The invention relates to a wide temperature aluminium ion battery based on a cobalt boride/graphene composite material as a positive electrode, belonging to the battery field. The composite of nano-cobalt boride and graphene as cathode material of aluminium ion battery makes the battery possess two energy storage mechanisms, i.e. redox mechanism and insertion-removal mechanism. The special structure of nano-cobalt boride (crystal region and amorphous coexistence) makes the battery have better temperature characteristics. Combining the above mentioned composite material preparation method and battery test, the invention can summarize the following characteristics: a new composite material which can be applied to the aluminium ion battery system is obtained; the excellent results of battery temperature performance test are obtained, that is, in high temperature test, with the increase of temperature, the battery capacity shows an upward trend; in low temperature performance test, 20 C and 500 mA/g. The specific capacity at current density is up to 75 mAh/g, and at 30 (?) C, the specific capacity at 500 mA/g current density is up to 45 mAh/g, and the capacity retention rate is up to 60%. It has excellent low temperature performance.

【技术实现步骤摘要】
基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池
本专利技术涉及一种铝离子电池，特别是涉及一种基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度(-30℃～60℃)铝离子电池，属于电池领域。
技术介绍
随着清洁能源存储需求的不断增加，二次电化学能源存储材料和装置被广泛地探求。然而，传统的锂离子电池目前面临着严峻的挑战，包括资源短缺及由此导致的成本提高，由于锂金属负极和可燃性有机电解液带来的安全性考验，以及有限的工作温度范围。这些都促使人们开发研究更为廉价、安全以及可在宽温度范围工作的新的能量存储系统。目前新兴的铝离子电池依靠其优势得到了广泛的关注，其主要优势包括铝元素地表储存丰富，解决资源匮乏问题，使用非易燃且电化学稳定的离子液体电解液，解决安全性问题，铝金属负极具有很高的理论比容量(2978mAhg-1and8034mAhL-1)，而且关于宽温度性能的研究也取得初步结果，因此研究开发新材料对提高铝离子电池宽温度范围应用是十分重要的。少数研究学者对铝离子电池的温度性能进行了初步测试(文献：H.Chen,H.Xu,S.Wang,T.Huang,J.Xi,S.Cai,F.Guo,Z.Xu,W.G本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池，包括电池正极、电池负极、电池隔膜、电解液以及金属集流体；其特征在于：所述电池正极为纳米硼化钴与少层石墨烯复合材料。

【技术特征摘要】
1.基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池，包括电池正极、电池负极、电池隔膜、电解液以及金属集流体；其特征在于：所述电池正极为纳米硼化钴与少层石墨烯复合材料。2.如权利要求1所述的基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池，其特征在于：所述纳米硼化钴颗粒与石墨烯复合材料制备方法为：将石墨烯超声粉碎，然后与纳米硼化钴颗粒机械混合均匀，抽滤烘干，得到所述复合材料。3.如权利要求2所述的基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池，其特征在于：对所述纳米硼化钴颗粒进行超声粉碎。4.如权利要求1或2或3所述的基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池，其特征在于：所述纳米硼化钴颗粒的制备方法为：在惰性气体保护的情况下，将LiCl和KCl按质量比为1.125：1.375混合、研磨，混合均匀后加入CoCl2和NaBH4，继续研磨至细，得到混合粉末；所述CoCl2和NaBH4的摩尔比为1:4；在隔绝空气的情况下，将混合粉末放入管式气氛保护炉中；在惰性气体保护的情况下，对混合粉末进行烧结，结束后取样洗涤，烘干得到纳米硼化钴颗粒。5.如权利要求1所述的基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池，其特征在于：所述电池的正极为纳米硼化钴颗粒与石墨烯的复合材料，负极材料为铝金属或者铝金属合金，电池隔膜为间隔正极和负极的玻璃纤维材料，电解液为含铝离子的非水系离子液体，金属集流体为在铝离子电池体系中表现出电化学稳定的金属箔片。6.如权利要求5所述的基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池，其特征在于：所述含铝离子的非水系离子液体的制备过程如下：将AlCl3粉体缓慢加入到装有1-乙基-3-甲基-氯化咪唑翁([EMIm]Cl)的玻璃杯中，搅拌使反应均匀彻底，最终得到含铝离子的非水系离子液体；所述AlCl3与1-乙基-3-甲基-氯化咪唑翁的摩尔比为1.3。7.如权利要求5所述的基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池，其特征在于：所述电化...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋维力，陈丽丽，陈浩森，焦树强，方岱宁，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11