一种以碳材料为正极的铝离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种以碳材料为正极的铝离子电池，属于电化学技术领域技术领域，所述铝离子电池包括负极材料铝箔和正极材料多层碳纳米管薄膜，所述多层碳纳米管薄膜的厚度为6‑

【技术实现步骤摘要】
一种以碳材料为正极的铝离子电池


[0001]本专利技术属于电化学
，具体涉及一种以碳材料为正极的铝离子电池
。

技术介绍

[0002]目前基于多价铝金属负极的可充电铝电池是新发展趋势，也是有前途的下一代储能设备
。
可充电铝电池可以在离子液体电解质中提供高比容量和体积容量
(
分别为
2980mA h g
‑1和
8046mA h cm
‑3)
；同时铝资源储备丰富，在电化学性能和质量可扩展性方面有望超越当前的锂离子电池
。
[0003]高性能铝离子电池正极材料具有优异的导电性
、
机械强度和大量的活性阴离子插层位点
。
但同时，其正极材料仍面临电化学活性差
、
电压较低
、
循环寿命短
、
稳定性差的问题
。
[0004]碳纳米管独特的电化学和力学性能使其具有在高能量密度铝离子电池中的应用潜力，且碳纳米管具有大比表面积，易于渗透的空心结构，具有更高的比容量，更利于离子的嵌入
。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种以碳材料为正极的铝离子电池，以解决目前的铝电池正极材料电化学活性差
、
电压较低
、
循环寿命短
、
稳定性差的问题
。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术提供一种以碳材料为正极的铝离子电池，所述铝离子电池包括负极材料铝箔和正极材料多层碳纳米管薄膜，所述多层碳纳米管薄膜的厚度为6‑
12
μ
m
，所述铝箔的厚度为
30
‑
150
μ
m。
[0008]进一步地，还包括一种以碳材料为正极的铝离子电池的制备方法，包括以下步骤，
[0009]S1、
将铝箔预处理后，与多层碳纳米管薄膜分别剪裁为极片；
[0010]S2、
采用电解液无水氯化铝
(AlCl3)
与1‑
乙基
‑3甲基咪唑氯
([EMIM]Cl)
配置电解液；
[0011]S3、
依次将负极
、
隔膜
、
电解液
、
正极放入模具中，组装成电池
。
[0012]进一步地，所述步骤
S1
中预处理为去除铝箔表面的氧化膜
。
[0013]进一步地，所述步骤
S1
中预处理可以采用以下步骤：将铝箔置于超纯水和酒精中进行3‑5次超声清洗，而后浸泡于酒精内并置于烘箱中以
60
‑
80
摄氏度干燥
10
小时以上
。
[0014]进一步地，所述步骤
S1
中预处理还可以采用以下步骤：采用从低到高不同目数的砂纸对铝箔表面进行多次打磨，而后用无尘纸擦拭表面污渍
。
[0015]进一步地，所述步骤
S1
中铝箔与多层碳纳米管薄膜的极片大小为
10
‑
12mm。
[0016]进一步地，所述电解液无水氯化铝
(AlCl3)
与1‑
乙基
‑3甲基咪唑氯
([EMIM]Cl)
的摩尔比为
1.0
‑
1.5:1。
[0017]进一步地，所述铝离子电池的正极与负极之间使用隔膜，所述隔膜为玻璃纤维膜
、
聚丙烯
(PP)
膜和聚乙烯
(PE)
膜中的至少一种
。
[0018]本专利技术的有益效果在于：
[0019]1、
本专利技术提供的以碳材料为正极的铝离子电池中正极材料的多层碳纳米管薄膜的厚度适宜
。
通常碳纳米薄膜在组装时，容易形成密集堆叠的形态，不利于
AlCl4‑
的可逆脱嵌，若多层碳纳米薄膜过厚，易则导致其活性表面差，离子传输动力学减慢，导致电解质浸入不充足
。
[0020]2、
本专利技术提供的以碳材料为正极的铝离子电池的制备方法，负极材料中原始的铝箔表面有一层强大的钝化层
Al2O3，虽然该钝化层在环境大气中只有几纳米厚，但是依旧会导致铝的电化学活性延迟甚至完全停止，本专利技术去除钝化膜后有利于铝离子电池的电子传输
。
[0021]3、
本专利技术提供的以碳材料为正极的铝离子电池的制备方法，该方法易于推广，极大减少了铝离子电池的容量衰减率，拥有良好的循环稳定性和库伦效率
。
[0022]本专利技术的其他优点
、
目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本专利技术的实践中得到教导
。
本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得
。
附图说明
[0023]为了使专利技术的目的
、
技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：
[0024]图1为实施例1中的多层碳纳米管薄膜表面扫描电镜图；
[0025]图2为实施例2中的多层碳纳米管薄膜的侧面扫描电镜示意图；
[0026]图3为实施例1中应用的多层碳纳米管薄膜作为正极的铝离子电池在
500mA g
‑1电流密度下的循环性能测试图；
[0027]图4为实施例1中应用的多层碳纳米管薄膜作为正极的铝离子电池在
20A g
‑1电流密度下的循环性能测试图；
[0028]图5为实施例2中应用的多层碳纳米管薄膜作为正极的铝离子电池在
500mA g
‑1电流密度下的循环性能测试图；
[0029]图6为实施例2中应用的多层碳纳米管薄膜作为正极的铝离子电池在
20A g
‑1电流密度下的循环性能测试图；
[0030]图7为实施例1和实施例2中应用的多层碳纳米管薄膜阻抗对比图；
[0031]图8为实施例1和实施例2中应用的多层碳纳米管薄膜
Tafel
曲线测试对比图
。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术的目的
、
技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例及附图，对本专利技术进行进一步的详细说明
。
[0033]以下实施例中，涉及如下检测：
[0034](1)
扫描电子显微镜
(SEM)
[0035]通过发射高能电子束，利用光束与样品之间的相互作用，可以表征样品的微观形貌
。
扫描电子显微镜通常可以达到
1nm
的分辨率和几十万倍的放大倍数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种以碳材料为正极的铝离子电池，其特征在于：所述铝离子电池包括负极材料铝箔和正极材料多层碳纳米管薄膜，所述多层碳纳米管薄膜的厚度为6‑
12
μ
m
，所述铝箔的厚度为
30
‑
150
μ
m。2.
根据权利要求1所述的一种以碳材料为正极的铝离子电池，其特征在于：还包括一种以碳材料为正极的铝离子电池的制备方法，包括以下步骤，
S1、
将铝箔预处理后，与多层碳纳米管薄膜分别剪裁为极片；
S2、
采用电解液无水氯化铝
(AlCl3)
与1‑
乙基
‑3甲基咪唑氯
([EMIM]Cl)
配置电解液；
S3、
依次将负极
、
隔膜
、
电解液
、
正极放入模具中，组装成电池
。3.
根据权利要求2所述的一种以碳材料为正极的铝离子电池，其特征在于：所述步骤
S1
中预处理为去除铝箔表面的氧化膜
。4.
根据权利要求2所述的一种以碳材料为正极的铝离子电池，其特征在于：所述步骤
S1
中预处理可以采用以下步骤：将铝箔置于超...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈来，高雨晴，苏岳锋，潘晓钢，颉琛，杨可晴，
申请(专利权)人：中能鑫储北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：