[发明专利]一种可充放电铝离子电池及其制备工艺

权利要求书

1.一种可充放电铝离子电池，其特征在于包括电池正极、电池负极、含铝离子非水系电解液、在电解液中表现电化学惰性的金属箔片集流体、连接所述正极和负极的隔膜；所述电池正极为Li₃VO₄-碳基复合材料，电池负极为金属铝或其合金；

所述含铝离子非水系电解液包括卤化铝和离子液体，所述卤化铝和离子液体的摩尔比为(1.1～2)︰1；所述离子液体的阴离子包括Cl^-，Br^-，I^-，PF₆^-，BF₆^-，CN^-，SCN^-，[N(CF₃SO₂)₂]^-或[N(CN)₂]^-离子；所述离子液体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，季磷盐离子或叔硫盐离子。

2.如权利要求1所述一种可充放电铝离子电池，其特征在于所述Li₃VO₄-碳基复合材料中碳含量按质量百分比为10％～30％。

3.如权利要求1所述一种可充放电铝离子电池，其特征在于所述Li₃VO₄-碳基复合材料中的碳材料选自碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯、无定形碳中的至少一种。

4.如权利要求1所述一种可充放电铝离子电池，其特征在于所述Li₃VO₄-碳基复合材料的制备方法如下：配制V₂O₅和Li₂CO₃溶液，将V₂O₅和Li₂CO₃溶液混合，加入碳基材料，磁力搅拌4h后，将所得溶液置于喷雾干燥机内进行喷雾干燥，随后将所得粉体在550℃下煅烧4～7h获得Li₃VO₄-碳基复合材料。

5.如权利要求1所述一种可充放电铝离子电池，其特征在于所述负极材料为纯度大于90％的金属铝或金属铝与铜、银、镍、铅、锡、铋、铁形成的合金。

6.如权利要求1所述一种可充放电铝离子电池，其特征在于所述惰性金属箔片集流体包括钽片、铌片、钼片、钛片、不锈钢片、金及铂族金属。

7.如权利要求1所述一种可充放电铝离子电池，其特征在于所述连接所述正极和负极的隔膜包括聚烯烃类。

8.如权利要求7所述一种可充放电铝离子电池，其特征在于所述聚烯烃类选自聚乙烯、聚丙烯、玻璃纤维滤纸、陶瓷材料中的一种。

9.如权利要求1所述可充放电铝离子电池的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：

1)将Li₃VO₄-碳基复合材料、导电材料、粘结剂按照比例分别称取均匀混合，制成活性材料浆料均匀地涂抹在惰性金属集流体上，在60～100℃烘箱中烘干，制成厚度为0.5～2mm片状复合正极材料；

2)将厚度为0.1～1mm的金属铝或铝合金，用细砂纸打磨双面，用无水乙醇清洗后，干燥，即得到负极材料；

3)将离子液体在真空干燥箱80～150℃下干燥12h，随后卤化铝和离子液体以摩尔比为(1.1～2)︰1在氩气环境的手套箱内混合，室温磁力搅拌0.5h，即配制成含有可自由移动的含铝离子非水溶液电解液；

4)最后将步骤1)得到的正极材料步骤2)得到的负极材料与步骤3)得到的含铝离子非水溶液电解液以及隔膜在手套箱中组装完成，得到铝离子软包电池或者扣式电池，即Li₃VO₄-碳基复合材料为正极的铝离子电池；

5)电池组装好后，静置12～20h后再进行充放电测试。