一种铝离子电池正极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铝离子电池正极材料的制备方法，其制备方法包括将钴盐和碳纳米管加入到三口烧瓶当中，然后加入无水乙醇，超声分散，在一定温度通氮气的条件下反应，冷却后移至离心管，离心，过滤，用无水乙醇洗涤，烘干，得到前驱体；将前驱体、硫化钠和环糊精加入无水乙醇溶液当中，超声，移入高压反应釜当中，在一定温度下反应，冷却后洗涤，烘干，研磨，放入管式炉，在混合气体氛围下，煅烧，冷却取出后研磨粉碎；将研磨后的固体颗粒和盐酸多巴胺加入到无水乙醇中，超声分散，然后移入高压反应釜当中，在一定温度下反应，冷却、过滤，烘干，用研钵研磨后得到该铝离子电池正极材料。该正极材料在循环180次后，其放电比容量依然保持在较佳范围。

【技术实现步骤摘要】
一种铝离子电池正极材料的制备方法
本专利技术属于铝离子电池
，具体涉及一种铝离子电池正极材料的制备方法。
技术介绍
近年来随着市场对高能量密度电池需求增加，开发具有能量高、成本低、寿命长、绿色环保、电池材料资源丰富以及可循环利用的动力电池和储能电池的需要越来越迫切。金属铝的理论比容量仅次于锂，但其体积比容量是锂的四倍，高于其他任何金属材料，作为负极材料并应用于铝离子电池具有很高的应用潜力和商业价值。金属硫化物具有更易极化的阴离子骨架和离子传输路径，硫的电负性更低，离子半径更多大，所以金属硫化物在实现铝离子的嵌入和扩散方面具有更大潜力，且具有很好的热稳定性和导电性，但是金属硫化物在运用到铝离子电池正极材料过程中往往存在着循环使用多次后其放电比容量会急剧下降的缺陷，导致铝离子电池性能急剧衰减。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提供了一种铝离子电池正极材料的制备方法，其制备方法包括以下步骤：S1：将钴盐和碳纳米管加入到三口烧瓶当中，然后加入无水乙醇，超声分散20～30min，在75～95℃通氮气的条件下反应2～4h，冷却后，移至离心管当中，离心，过滤，用无水乙醇洗涤，在60℃下烘干，得到前驱体。S2：将前驱体、硫化钠和环糊精加入无水乙醇溶液当中，超生搅拌10～30min，然后移入高压反应釜当中，放入烘箱当中，在165～210℃下反应10～16h，冷却后，过滤用蒸馏水洗涤三次，然后用无水乙醇洗涤三次，在70℃下烘干。S3：将步骤S2得到的固体颗粒放入研钵中进行研磨，放入管式炉，在混合气体氛围下，500～600℃煅烧2～5h，冷却取出后研磨粉碎。S4：将步骤S3研磨后的固体颗粒和盐酸多巴胺加入到无水乙醇当中，超声分散，然后移入高压反应釜当中，其中固体颗粒、盐酸多巴胺和无水乙醇的质量体积比为(2～3)g：(1～1.2)g：(3～5)mL，在180～220℃反应5～6h，冷却、过滤，在100～110℃下烘干，用研钵研磨后得到该铝离子电池正极材料。作为优选方案，上述步骤S1中所述的钴盐为乙酸钴或硫酸钴。作为优选方案，上述钴盐、碳纳米管和无水乙醇的质量体积比为(4～5)g：(1～1.4)g：(2～3)mL。作为优选方案，上述步骤S2中所述的前驱体、硫化钠、环糊精和无水乙醇的质量体积比为(2～2.6)g：(1～1.5)g：(0.6～1)g：(3～6)mL。作为优选方案，上述所述的环糊精为α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精中的任意一种。作为优选方案，上述所述的混合气体为氩气/氢气、氮气/一氧化碳或氦气/氢气中的任意一种。作为更优选方案，上述所述的混合气体氩气/氢气的含量为95％氩气和5％氢气。作为更优选方案，上述所述的混合气体氮气/一氧化碳的含量为98％氮气和2％一氧化碳。作为更优选方案，上述所述的混合气体氦气/氢气的含量为95％氦气和5％氢气。本专利技术具有如下有益效果：铝电池的充/放电过程中，负极的金属铝发生着电镀/剥离，铝离子通过电解液扩散到正极中，但由于离子与晶格间的强静电作用和较高的电荷密度，铝离子很难再从正极中脱离，这种复杂的扩散动力学现象导致了电池不能达到理论的电压和容量，本专利技术中制备的正极材料通过添加环糊精，对电极材料进行一定的造孔改性，然后在有还原性气体的混合气体氛围下煅烧，再通过填加多巴胺在高温高压环境下进行改性，所制备的正极材料通过纳米尺度调控、材料形态的控制、晶体结构的修饰、碳材料的复合等策略来有效地增加材料的比表面积并提供更多的离子扩散路径，也减少了晶格结构的粉化、增强了铝离子的传输和提高了化学反应的可逆程度，从而循环使用多次后其放电比容量不会急剧下降，铝离子电池性能衰减程度变小。附图说明图1为本专利技术实施例1所制备正极材料的XRD图谱。具体实施方式下面对本专利技术实施例作具体详细的说明，本实施例在本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1一种铝离子电池正极材料的制备方法，具体包括如下步骤：S1：将乙酸钴和碳纳米管加入到三口烧瓶当中，然后加入无水乙醇，其中乙酸钴、碳纳米管和无水乙醇的质量体积比为4g：1g：2mL，超声分散20min，在75℃通氮气的条件下反应2h，冷却后，移至离心管当中，离心，过滤，用无水乙醇洗涤，在60℃下烘干，得到前驱体。S2：将前驱体、硫化钠和环糊精加入无水乙醇溶液当中，其中前驱体、硫化钠、环糊精和无水乙醇的质量体积比为2g：1g：0.6g：3mL，超生搅拌10min，然后移入高压反应釜当中，放入烘箱当中，在165～210℃下反应10h，冷却后，过滤用蒸馏水洗涤三次，然后用无水乙醇洗涤三次，在70℃下烘干。S3：将步骤S2得到的固体颗粒放入研钵中进行研磨，放入管式炉，在含量为95％氩气和5％氢气的混合气体氛围下，500℃煅烧2h，冷却取出后研磨粉碎。S4：将步骤S3研磨后的固体颗粒和盐酸多巴胺加入到无水乙醇当中，超声分散，然后移入高压反应釜当中，其中固体颗粒、盐酸多巴胺和无水乙醇的质量体积比为2g：1g：3mL，在180℃反应5h，冷却、过滤，在100℃下烘干，用研钵研磨后得到该铝离子电池正极材料。实施例2一种铝离子电池正极材料的制备方法，具体包括如下步骤：S1：将硫酸钴和碳纳米管加入到三口烧瓶当中，然后加入无水乙醇，其中乙酸钴、碳纳米管和无水乙醇的质量体积比为5g：1.4g：3mL，超声分散20min，在95℃通氮气的条件下反应4h，冷却后，移至离心管当中，离心，过滤，用无水乙醇洗涤，在60℃下烘干，得到前驱体。S2：将前驱体、硫化钠和环糊精加入无水乙醇溶液当中，其中前驱体、硫化钠、环糊精和无水乙醇的质量体积比为2.6g：1.5g：1g：6mL，超生搅拌30min，然后移入高压反应釜当中，放入烘箱当中，在210℃下反应16h，冷却后，过滤用蒸馏水洗涤三次，然后用无水乙醇洗涤三次，在70℃下烘干。S3：将步骤S2得到的固体颗粒放入研钵中进行研磨，放入管式炉，在含量为98％氮气和2％一氧化碳的混合气体氛围下，600℃煅烧5h，冷却取出后研磨粉碎。S4：将步骤S3研磨后的固体颗粒和盐酸多巴胺加入到无水乙醇当中，超声分散，然后移入高压反应釜当中，其中固体颗粒、盐酸多巴胺和无水乙醇的质量体积比为3g：1.2g：5mL，在220℃反应6h，冷却、过滤，在110℃下烘干，用研钵研磨后得到该铝离子电池正极材料。实施例3一种铝离子电池正极材料的制备方法，具体包括如下步骤：S1：将乙酸钴和碳纳米管加入到三口烧瓶当中，然后加入无水乙醇，其中乙酸钴、碳纳米管和无水乙醇的质量体积比为4.2g：1.1g：2.4mL，超声分散25min，在80℃通氮气的条件下反应3h，冷却后，移至离心管当中，离心，过滤，用无水乙醇洗涤，在60℃下烘干，得到前驱体。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：/nS1：将钴盐和碳纳米管加入到三口烧瓶当中，然后加入无水乙醇，超声分散20～30min，在75～95℃通氮气的条件下反应2～4h，冷却后，移至离心管当中，离心，过滤，用无水乙醇洗涤，在60℃下烘干，得到前驱体；/nS2：将前驱体、硫化钠和环糊精加入无水乙醇溶液当中，超生搅拌10～30min，然后移入高压反应釜当中，放入烘箱当中，在165～210℃下反应10～16h，冷却后，过滤用蒸馏水洗涤三次，然后用无水乙醇洗涤三次，在70℃下烘干；/nS3：将步骤S2得到的固体颗粒放入研钵中进行研磨，放入管式炉，在混合气体氛围下，500～600℃煅烧2～5h，冷却取出后研磨粉碎；/nS4：将步骤S3研磨后的固体颗粒和盐酸多巴胺加入到无水乙醇当中，超声分散，然后移入高压反应釜当中，其中固体颗粒、盐酸多巴胺和无水乙醇的质量体积比为(2～3)g：(1～1.2)g：(3～5)mL，在180～220℃反应5～6h，冷却、过滤，在100～110℃下烘干，用研钵研磨后得到该铝离子电池正极材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种铝离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：
S1：将钴盐和碳纳米管加入到三口烧瓶当中，然后加入无水乙醇，超声分散20～30min，在75～95℃通氮气的条件下反应2～4h，冷却后，移至离心管当中，离心，过滤，用无水乙醇洗涤，在60℃下烘干，得到前驱体；
S2：将前驱体、硫化钠和环糊精加入无水乙醇溶液当中，超生搅拌10～30min，然后移入高压反应釜当中，放入烘箱当中，在165～210℃下反应10～16h，冷却后，过滤用蒸馏水洗涤三次，然后用无水乙醇洗涤三次，在70℃下烘干；
S3：将步骤S2得到的固体颗粒放入研钵中进行研磨，放入管式炉，在混合气体氛围下，500～600℃煅烧2～5h，冷却取出后研磨粉碎；
S4：将步骤S3研磨后的固体颗粒和盐酸多巴胺加入到无水乙醇当中，超声分散，然后移入高压反应釜当中，其中固体颗粒、盐酸多巴胺和无水乙醇的质量体积比为(2～3)g：(1～1.2)g：(3～5)mL，在180～220℃反应5～6h，冷却、过滤，在100～110℃下烘干，用研钵研磨后得到该铝离子电池正极材料。


2.根据权利要求1所述的一种铝离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的钴盐为乙酸钴或硫酸钴。


3.根据权利要求1或2...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥伟，
申请(专利权)人：浙江倪阮新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33