[发明专利]一种镁离子二次电池及其制备

权利要求书

1.一种镁离子二次电池，其特征在于：包括依次叠合的镁负极、隔膜和以异质元素掺杂的碳材料为活性物质的正极；所述隔膜一侧或两侧浸润有电解质溶液；

所述异质元素为N、P、S中的一种或两种以上。

2.如权利要求1所述镁离子二次电池，其特征在于：所述异质元素的质量掺杂量为1-4％，所述碳材料多壁碳纳米管、石墨烯、活性碳中的一种或两种以上。

3.如权利要求1所述镁离子二次电池，其特征在于：所述正极制备于一集流体上，所述集流体为碳纸、碳布、铝箔中的一种。

4.如权利要求1所述镁离子二次电池，其特征在于：所述隔膜为玻璃纤维膜、PE/PE/PP膜中的一种；所述电解质溶液为AlCl₂-(phMgCl₂)溶液、Mg(BPh₂Bu₂)₂溶液、Mg(AlCl₂BuEt)₂溶液中的一种，物质的量浓度0.2mol l^-1-0.5mol l^-1。

5.如权利要求1所述镁离子二次电池，其特征在于：所述正极的厚度为0.01-0.05mm。

6.一种权利要求1-5任一项所述镁离子二次电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

(1)正极活性物质的制备：

a.于去离子水或者无水乙醇中的一种中加入质量比为1：0.5-1：2的碳材料和一种或两种以上的含有N、P、S中一种或两种以上的异质元素的前体；超声分散后经旋转蒸发干燥，得固体混合物；

b.将步骤a所得固体混合物置于高温炉中，从室温程序升温至500℃-900℃后，降至室温，得异质元素掺杂的正极活性物质；

(2)正极的制备：

a.将步骤(1)所得正极活性物质、导电材料与粘结剂混合均匀，所述正极活性物质与粘结剂的质量的比为6：1-9；1，所述正极活性物质与导电材料的质量比为2:1-4:1；

b.于步骤(2)a所述混合物中按照每10mg混合物0.1-0.5ml的溶剂的比例滴加溶剂，研磨后得浆液；

c.采用刷涂或刮涂或滚压的方法将步骤(2)b得浆液制备于所述集流体上，干燥后制备得到正极；所述集流体为碳纸、碳布、铝箔中的一种；

(3)电池的组装：

隔膜一侧或两侧浸润有电解质溶液，将步骤(1)所得正极、由电解质润湿的隔膜和镁负极依次叠合，制得镁离子二次电池。

7.如权利要求6所述镁离子二次电池的制备方法，其特征在于：

步骤(1)a所述碳材料为多壁碳纳米管、石墨烯、活性碳中的一种或两种以上；异质元素的前体为三聚氰胺、二苄基二硫、三聚氰胺磷酸酯中的一种或两种以上；

步骤(1)b所述程序升温的升温速率为5-10℃/min。

8.如权利要求6所述镁离子二次电池的制备方法，其特征在于：

步骤(2)a中所述导电材料为乙炔黑、Vulcan XC-72、Black Pearls2000、super P中的一种或两种以上；所述粘结剂为PVDF、PTFE中的一种或两种以上；

步骤(2)b中所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、无水乙醇中的一种或两种以上。

9.如权利要求6所述镁离子二次电池的制备方法，其特征在于：

步骤(3)所述隔膜为玻璃纤维膜、PE/PE/PP膜中的一种；所述电解质溶液为AlCl₂-(phMgCl₂)溶液、Mg(BPh₂Bu₂)₂溶液、Mg(AlCl₂BuEt)₂溶液中的一种。