高能量密度铝二次电池及其正极材料和制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高能量密度铝二次电池及其正极材料和制备方法，所述高能量密度铝二次电池包括含过渡金属硫化物/硫复合正极材料的正极、电解液、负极和隔膜；其中，所述过渡金属硫化物/硫复合正极材料中，过渡金属硫化物为M

【技术实现步骤摘要】
高能量密度铝二次电池及其正极材料和制备方法
本专利技术涉及电化学储能
，尤其涉及一种高能量密度铝二次电池及其正极材料和制备方法。
技术介绍
日益严峻的气候变化引起的环境危机和人口增长带来的能源需求正激发全球对各种形式的先进储能技术的探索，目前，以锂离子电池体系为代表的电化学储能，因其较高的转化效率和灵活性，成为新型能源技术开发的关键要素。然而受限于锂金属的全球储量以及在应用过程中出现的安全问题和低能量密度问题，寻找其他低成本、高安全性、高能量密度的二次电池体系来代替现有锂离子电池体系成为未来新能源发展的方向。铝二次电池体系因其三电子转移特性,具有更高的理论体积比容量(8046mA﹒h﹒cm-3)和理论质量比容量(2980mA﹒h﹒g-1)，加之铝在地壳中的高含量、低开采成本以及铝金属直接作为负极的良好安全特性，使得铝二次电池成为未来最具有潜力的新型电池体系之一。然而，在实际应用过程中，却由于三价铝离子的高电荷密度和强库仑效应使其在大部分正极材料中嵌入和扩散十分困难，严重阻碍了本身高能量密度优势的实现。此时，金属硫化物因硫相对较低的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高能量密度铝二次电池，其特征在于，所述高能量密度铝二次电池包括含过渡金属硫化物/硫复合正极材料的正极、电解液、负极和隔膜；/n其中，所述过渡金属硫化物/硫复合正极材料中，过渡金属硫化物为M

【技术特征摘要】
1.一种高能量密度铝二次电池，其特征在于，所述高能量密度铝二次电池包括含过渡金属硫化物/硫复合正极材料的正极、电解液、负极和隔膜；
其中，所述过渡金属硫化物/硫复合正极材料中，过渡金属硫化物为MxSy，M为阳离子，包括：Mo、Ti、Cu、Co、V、Fe、Cr、Ni、Mn、Zn、Sc、Nb、Mo、Zr、W、Re、Ta中的一种或多种固溶；0.01≤x≤9，1≤y≤8，且x、y的取值满足保持化合物电中性；所述过渡金属硫化物/硫复合正极材料中，硫源包括单质硫和/或多硫化铝Al2Sz；其中3≤z≤8；
所述过渡金属硫化物/硫复合正极材料中，过渡金属硫化物占质量百分比为5％～95％，硫源占质量百分比为5％～95％。


2.根据权利要求1所述的高能量密度铝二次电池，其特征在于，所述过渡金属硫化物/硫复合正极材料中还包括碳材料；
所述碳材料具体包括石墨烯、乙炔黑、科琴黑、SuperP、碳纳米管、碳纤维、BP2000、VulcanXC或Denka中的一种或多种；
所述碳材料在所述过渡金属硫化物/硫复合正极材料的质量百分比为0～90％。


3.根据权利要求1所述的高能量密度铝二次电池，其特征在于，所述含过渡金属硫化物/硫复合正极材料的正极还包括导电添加剂和粘结剂；
所述导电添加剂具体包括石墨烯、乙炔黑、科琴黑、SuperP、碳纳米管、碳纤维、BP2000、VulcanXC或Denka中的一种或多种；
所述粘结剂包括聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，丙烯酰胺-丙烯酸酯共聚物，海藻酸钠，β-环糊精(β-CD)中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的高能量密度铝二次电池，其特征在于，所述电解液为有机盐-卤化铝体系离子液体或酰胺类有机化合物-卤化铝体系熔盐；
所述有机盐的阳离子包括咪唑鎓离子、吡啶鎓离子、吡咯鎓离子、哌啶鎓离子、吗啉鎓离子、季铵盐离子、季鏻盐离子或叔鋶盐离子中的任一种；所述有机盐的阴离子包括：Cl-、Br-、I-、PF6-、BF4-、CN-、SCN-、[N(CF3SO2)2]-、[N(CN)2]-中的任一种；
所述酰胺类有机化合物包括乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、碳酰胺、N-甲基脲中一种或几种混合；
所述卤化铝包括氯化铝、溴化铝或碘化铝；
所述卤化铝与有机盐或酰胺类有机化合物的比例为1.05:1至1.5:1。


5.根据权利要求1所述的高能量密度铝二次电池，其特征在于，所述负极为纯度大于90％的金属铝，或所述金属铝与铜、铁、镍、铅、铋、锡、银中的一种或多种形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：索鎏敏，林泽京，李泓，陈立泉，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11