[发明专利]一种可充电铝硫电池及其制备方法

权利要求书

1.一种可充电铝硫电池，其特征在于：由正极、负极、电解液和隔膜构成，所述正极由正极活性材料、导电剂、粘结剂、有机溶剂和用于导电的集流体构成。

2.根据权利要求1所述的一种可充电铝硫电池，其特征在于：所述正极活性材料为硫/碳纳米管复合材料，所述的导电剂、粘结剂、有机溶剂和用于导电的集流体均为常规的正极材料。

3.根据权利要求2所述的一种可充电铝硫电池，其特征在于：所述的硫/碳纳米管复合材料的制备方法是：将高纯硫与碳纳米管按照1∶7(1∶3/3∶5/1∶1/5∶3/3∶1/7∶1)的质量比混合后，在陶瓷研钵中研磨20-120分钟，然后置入球磨机中球磨3-8小时，得到混合均匀的黑色粉末；将黑色混合粉末放入水热釜中，使水热釜在惰性气体环境中密闭，在150-300℃温度下，加热水热釜6-24小时，反应完成后，将黑色粉末取出，研磨20-120分钟后就可以得到硫/碳纳米管复合材料。

4.根据权利要求1所述的一种可充电铝硫电池，其特征在于：所述的导电剂选自碳黑导电剂(SP)，如乙炔黑、SuperP、SuperS、350G、碳纤维(VGCF)、碳纳米管(CNTs)、科琴黑中的任一种或任几种的组合使用；所述的粘结剂选自水性粘结剂，如丙烯酰胺-丙烯酸酯共聚物、海藻酸钠(SA)、β-环糊精(β-CD)油性粘结剂PVDF中的任一种或任几种的混合物；所述的溶剂选自去离子水、乙醇中的任一种；所述的集流体选自惰性金属电极，优选为钛、铜、镍、钨和钽中的任一种，形态选自金属的泡沫、网、片形态中的一种或碳纤维布。

5.根据权利要求1所述的一种可充电铝硫电池，其特征在于：所述电解液为有机盐-卤化铝体系离子液体，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，季鏻盐离子和叔鋶盐离子，有机盐的阴离子包括Cl^-，Br^-，I^-，PF₆^-，BF₄^-，CN^-，SCN^-，[N(CF₃SO₂)₂]^-，[N(CN)₂]^-，卤化铝包括氯化铝、溴化铝或碘化铝。

6.根据权利要求4所述的一种可充电铝硫电池，其特征在于：所述的电解液优选为氯化铝-氯化1-甲基-3-乙基咪唑离子液体或氯化铝-碳酰胺离子液体。

7.根据权利要求1所述的一种可充电铝硫电池，其特征在于：所述的负极材料为为打磨去除表面氧化物的5μm到200μm厚度的高纯铝箔。

8.一种可充电铝硫电池的制备方法，具体步骤如下：

第一步，正极活性材料浆料的制备：按照重量比正极活性材料∶导电剂∶粘结剂为(x∶0.05∶0.95-x)的比例，以高纯硫/碳纳米管为正极活性材料，加入导电剂和粘结剂，按5g使用10ml溶剂的比例加入溶剂，混合均匀后制成正极活性材料浆料；

第二步，将第一步制成的正极活性材料浆料涂在0.01-0.5mm厚的金属集流体上，在60-120℃烘干3-5小时后裁成50mm宽×50mm长的正极片，然后与50mm宽×50mm长尺寸的铝箔在相应的位置点焊正负极金属4mm宽极耳，再将正极片和0.01-0.5mm厚的玻璃纤维织物隔膜以及负极铝箔叠合在一起，在60℃下烘干30分钟后转入惰性气体环境的手套箱中，将叠合后的电极装入耐腐蚀高分子材料所制成的密封袋中，再加入卤铝酸-EMIC离子液体作为电解液，封口后再将整袋封装进铝塑膜袋中，仅露出金属正负极耳，制成软包袋装二次铝离子硫电池。

9.根据权利要求8所述的一种可充电铝硫电池的制备方法，其特征在于：所述的二次铝硫电池的放电容量为100-600mAh/g，效率维持在90％左右，容量损失率低于每次循环0.3％，充放电平台压降在0.5-0.8V之间。