铝离子电池负极及铝离子电池制造技术

本申请涉及铝离子电池技术领域，尤其涉及一种铝离子电池负极及铝离子电池，铝离子电池负极包括负极基底及位于负极基底表面的涂层，涂层包括硅橡胶及其衍生物，涂层的厚度为0.1μm～20μm。本申请的铝离子电池负极，包括负极基底及位于负极基底表面的硅橡胶及其衍生物涂层，在铝离子电池的电化学沉积反应过程中，利用硅橡胶及其衍生物涂层可以提高铝金属在铝离子电池负极表面的沉积均匀性；同时通过控制涂层的厚度，能够实现对铝离子电池负极表面交换电流密度的调控，可以减少铝离子电池负极表面大颗粒铝的沉积和铝枝晶的生成，从而能够减少铝离子电池短路现象的发生、提高铝离子电池的循环寿命和库伦效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铝离子电池，尤其涉及铝离子电池及铝离子电池。

技术介绍

1、近年来，随着社会经济的高速发展，绿色能源开发的需求越来越高，推动能源转型、发展可再生能源已成为全球共识。能源存储技术作为实现清洁能源大规模应用的关键，引起了广泛关注。在众多能源存储技术中，锂离子电池由于具有高能量密度、长循环寿命，自放电率低、无记忆效应和环境友好等优点，已经在移动设备、电动车辆和可再生能源等领域得到了广泛的应用。然而锂离子电池仍然存在成本高昂、锂资源有限、以及在高温环境下安全性能下降等问题，限制了其在大规模能源存储系统中的应用前景。

2、铝是地壳中储量最丰富的金属元素，相比于锂，其资源更为广泛且成本更低廉。相比锂离子电池，铝离子电池具有更低的成本和更高的安全性能，并且铝金属的理论体积容量和质量容量高达8048mah·cm-3和2981mah·g-1。因此，铝离子电池在下一代大规模能源存储系统中具有广阔的应用前景。

3、在铝离子电池中，铝离子电池负极在充电时会进行电化学沉积反应，在沉积过程中，由于电极表面不均匀的电流密度会导致铝金属在负极表面沉积不均匀，且电极表面容易生成大颗粒的铝和铝枝晶，这些大颗粒的铝及铝枝晶容易刺穿隔膜，造成电池短路，导致电池循环寿命衰减、库伦效率下降。

技术实现思路

1、本申请提供一种铝离子电池负极及铝离子电池，本申请的铝离子电池负极包括负极基底及位于负极基底表面的硅橡胶及其衍生物涂层，在铝离子电池的电化学沉积反应过程中，利用硅橡胶及其衍生物涂层可以提高铝金属在铝离子电池负极表面的沉积均匀性；同时通过控制涂层的厚度，能够实现对铝离子电池负极表面交换电流密度的调控，可以减少铝离子电池负极表面大颗粒铝的沉积和铝枝晶的生成，从而能够减少铝离子电池短路现象的发生、提高铝离子电池的循环寿命和库伦效率。

2、第一方面，本申请实施例提供一种铝离子电池负极，所述铝离子电池负极包括负极基底及位于所述负极基底表面的涂层，所述涂层包括硅橡胶及其衍生物，所述涂层的厚度为0.1μm～20μm。

3、在一些实施方式中，所述硅橡胶及其衍生物包括聚二甲基硅氧烷、甲基乙烯基硅橡胶、苯基硅橡胶、氟硅橡胶和腈硅橡胶中的至少一种。

4、在一些实施方式中，所述涂层的厚度为0.2μm～2μm。

5、在一些实施方式中，所述负极基底包括铝箔、铜箔、不锈钢箔、钛箔、镍箔、钼箔、泡沫镍、泡沫铜和泡沫铝中的至少一种。

6、第二方面，本申请实施例提供一种铝离子电池，所述铝离子电池包括正极、负极、电解液和隔膜，其特征在于，所述负极为第一方面所述的铝离子电池负极。

7、在一些实施方式中，所述电解液包括离子液体电解液和/或深共晶溶剂。

8、在一些实施方式中，所述离子液体电解液包括氯化铝与咪唑盐体系。

9、在一些实施方式中，所述深共晶溶剂包括氯化铝与己内酰胺、氯化铝与尿素、氯化铝与n-烷基尿、氯化铝与乙酰胺、氯化铝与三乙胺、氯化铝与吡啶、氯化铝与吡啶氯盐、氯化铝与烷基胺盐酸、氯化铝与丙烯酰胺、氯化铝与硫脲中的至少一种。

10、与现有技术相比，本申请的技术方案至少具有以下有益效果：

11、本申请提供的铝离子电池负极，包括负极基底以及设置在负极基底上的硅橡胶及其衍生物涂层，在铝离子电池负极的电化学沉积反应过程中，硅橡胶及其衍生物涂层中的si-o键会在电解液中被部分破坏，形成al-o键，进而在硅橡胶涂层中形成导通铝离子的离子通道，从而能够实现铝金属在负极表面的均匀沉积，提高铝离子电池负极表面沉积的铝金属层的均匀性；同时，通过将硅橡胶及其衍生物的厚度控制在0.1μm～20μm范围内，能够实现对负极表面交换电流密度的调控，可以在不影响极限电流密度的情况下，尽量减小交换电流密度，从而可以更加精准的调控铝金属在铝离子电池负极表面的沉积均匀性，进一步提高铝离子电池负极表面沉积的铝金属层的均匀性，减少铝离子电池负极表面大颗粒铝的沉积和铝枝晶的生成，提升铝离子电池负极沉积反应的可逆性和库伦效率，从而能够减少铝离子电池短路现象的发生、提高铝离子电池的循环寿命和库伦效率。

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【技术保护点】

1.一种铝离子电池负极，其特征在于，所述铝离子电池负极包括负极基底及位于所述负极基底表面的涂层，所述涂层包括硅橡胶及其衍生物，所述涂层的厚度为0.1μm～20μm。

2.根据权利要求1所述的铝离子电池负极，其特征在于，所述硅橡胶及其衍生物包括聚二甲基硅氧烷、甲基乙烯基硅橡胶、苯基硅橡胶、氟硅橡胶和腈硅橡胶中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的铝离子电池负极，其特征在于，所述涂层的厚度为0.2μm～2μm。

4.根据权利要求1所述的铝离子电池负极，其特征在于，所述负极基底包括铝箔、铜箔、不锈钢箔、钛箔、镍箔、钼箔、泡沫镍、泡沫铜和泡沫铝中的至少一种。

5.一种铝离子电池，所述铝离子电池包括正极、负极、电解液和隔膜，其特征在于，所述负极为权利要求1～4中任一项所述的铝离子电池负极。

6.根据权利要求5所述的铝离子电池，其特征在于，所述电解液包括离子液体电解液和/或深共晶溶剂。

7.根据权利要求6所述的铝离子电池，其特征在于，所述离子液体电解液包括氯化铝与咪唑盐体系。

8.根据权利要求6所述的铝离子电池，其特征在于，所述深共晶溶剂包括氯化铝与己内酰胺、氯化铝与尿素、氯化铝与N-烷基尿、氯化铝与乙酰胺、氯化铝与三乙胺、氯化铝与吡啶、氯化铝与吡啶氯盐、氯化铝与烷基胺盐酸、氯化铝与丙烯酰胺、氯化铝与硫脲中的至少一种。

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【技术特征摘要】

1.一种铝离子电池负极，其特征在于，所述铝离子电池负极包括负极基底及位于所述负极基底表面的涂层，所述涂层包括硅橡胶及其衍生物，所述涂层的厚度为0.1μm～20μm。

2.根据权利要求1所述的铝离子电池负极，其特征在于，所述硅橡胶及其衍生物包括聚二甲基硅氧烷、甲基乙烯基硅橡胶、苯基硅橡胶、氟硅橡胶和腈硅橡胶中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的铝离子电池负极，其特征在于，所述涂层的厚度为0.2μm～2μm。

4.根据权利要求1所述的铝离子电池负极，其特征在于，所述负极基底包括铝箔、铜箔、不锈钢箔、钛箔、镍箔、钼箔、泡沫镍、泡沫铜和泡沫铝中的至少一种。

【专利技术属性】
技术研发人员：谷思辰，吴川，聂万丽，郭少华，
申请(专利权)人：深圳北理莫斯科大学，
类型：发明
国别省市：

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