[发明专利]一种铝硒二次电池

权利要求书

1.一种铝硒二次电池，其特征在于，由负极、电解液、隔膜和正极组成；负极由铝基金属制备；电解液选用水系含铝电解液和非水系含铝电解液，水系含铝电解液为铝盐的水溶液，非水系含铝电解液为含离子液体、卤化铝及添加剂所制备的离子液体或类离子液体电解液；隔膜为位于正负极间防止电池装置短路的隔断层；正极为单质硒及含单质硒的复合材料。

2.按照权利要求1所述的一种铝硒二次电池及制备方法，其特征在于，负极材料采用固体纯金属铝或铝合金中的任一种，铝合金任选自金属铝与金属锂、钠、铜、锰、铁、镓、铬、锡、镁、镍、铅、锌或非金属硅组成的二元或多元合金；铝负极的表现方式为金属箔、多孔金属板、三维金属板、开孔型泡沫金属板、闭孔型泡沫金属板、表面包覆碳材料的三维金属板。

3.按照权利要求1所述的一种铝硒二次电池，其特征在于，水系电解液溶质为水溶性的铝盐的水溶液，包括但不限于：硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、乙酸铝、三氟甲磺酸铝等中的一种或几种，溶剂为去离子水或超纯水，水系电解液中铝盐的浓度为0.1～21mol/L；非水系含铝电解液中离子液体和卤化铝的摩尔比为(1.0～3.0)：1，添加剂的质量百分含量为0～50％；非水系电解液中卤化铝选自：氟化铝、氯化铝、溴化铝、碘化铝中的一种或几种。离子液体中的阳离子包括但不限于：咪唑阳离子(EMI⁺)、吡咯烷阳离子(Py⁺)、哌啶阳离子(PP⁺)、吡啶阳离子、季铵阳离子、季磷阳离子、季硫阳离子、吗啉阳离子；离子液体中的阴离子包括但不限于：卤素离子(Cl^-，Br^-，I^-)，BF₄^-，PF₆^-，TFSI^-，FSI^-，SCN^-，CN^-，OTF^-，N(CF₃SO₂)₂^-等；所述添加剂包括但不限于尿素、乙二胺、乙酰胺、甲苯等有机物。

4.按照权利要求1所述的一种铝硒二次电池，其特征在于，适合的隔膜的材质包括但不限于：玻璃纤维、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)滤纸；碳纳米管或石墨烯碳基材料涂覆于玻璃纤维、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)表面的复合型滤纸；陶瓷类无机材料。

5.按照权利要求1所述的一种铝硒二次电池，其特征在于，正极材料为单质硒或碳基材料与单质硒的复合物，其中单质硒包括但不限于硒量子点、硒纳米棒、多孔状纳米硒、硒纳米管、硒纳米颗粒和硒纳米片；碳基材料与单质硒的复合材料质量比为(10～50)：(5～25)，其中碳基材料包括但不限于：石墨烯、石墨烯气凝胶、碳纳米管、富勒烯、有序介孔碳、无序介孔碳、石墨、软碳、硬碳、导电炭黑、生物质衍生碳、活性碳布和碳纸。

6.按照权利要求1-5任意项所述的一种铝硒二次电池，其特征在于，其正极材料制备方法：将单质硒与碳基材料按照质量比配料混合后，将混合物封入充满惰性气氛的石英管中，在200～310℃的温度下加热2-24小时，反应结束后取出材料即为铝硒二次电池的正极活性材料。硒的质量分数为10％-95％，优选70％。

7.按照权利要求1所述的一种铝硒二次电池，其特征在于，将正极活性材料、粘结剂、导电剂制备成正极。

8.按照权利要求1所述的一种铝硒二次电池，其特征在于，可供该发明铝硒电池运行的环境温度可在-40℃～100℃。