[发明专利]基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池

权利要求书

1.基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池，包括电池正极、电池负极、电池隔膜、电解液以及金属集流体；其特征在于：所述电池正极为纳米硼化钴与少层石墨烯复合材料。

2.如权利要求1所述的基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池，其特征在于：所述纳米硼化钴颗粒与石墨烯复合材料制备方法为：将石墨烯超声粉碎，然后与纳米硼化钴颗粒机械混合均匀，抽滤烘干，得到所述复合材料。

3.如权利要求2所述的基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池，其特征在于：对所述纳米硼化钴颗粒进行超声粉碎。

4.如权利要求1或2或3所述的基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池，其特征在于：所述纳米硼化钴颗粒的制备方法为：在惰性气体保护的情况下，将LiCl和KCl按质量比为1.125：1.375混合、研磨，混合均匀后加入CoCl₂和NaBH₄，继续研磨至细，得到混合粉末；所述CoCl₂和NaBH₄的摩尔比为1:4；在隔绝空气的情况下，将混合粉末放入管式气氛保护炉中；在惰性气体保护的情况下，对混合粉末进行烧结，结束后取样洗涤，烘干得到纳米硼化钴颗粒。

5.如权利要求1所述的基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池，其特征在于：所述电池的正极为纳米硼化钴颗粒与石墨烯的复合材料，负极材料为铝金属或者铝金属合金，电池隔膜为间隔正极和负极的材料，电解液为含铝离子的非水系离子液体，金属集流体为在铝离子电池体系中表现出电化学稳定的金属箔片。

6.如权利要求5所述的基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池，其特征在于：所述含铝离子的非水系离子液体的制备过程如下：将AlCl₃粉体缓慢加入到装有1-乙基-3-甲基-氯化咪唑翁([EMIm]Cl)的玻璃杯中，搅拌使反应均匀彻底，最终得到含铝离子的非水系离子液体；所述AlCl₃与1-乙基-3-甲基-氯化咪唑翁的摩尔比为1.3。

7.如权利要求5所述的基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池，其特征在于：所述电化学稳定的金属箔片包括：钼箔、钽箔和铌箔。

8.如权利要求5所述的基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池，其特征在于：所述电池隔膜材料包括：玻璃纤维隔膜、聚丙烯隔膜和聚乙烯隔膜。

9.制备如权利要求1所述的基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、纳米硼化钴/石墨烯复合材料、导电剂和粘结剂均匀混合，以N-甲基吡咯烷酮为分散剂制成浆料，并且均匀的涂覆在电化学惰性的金属集流体上，将涂覆材料放于鼓风干燥箱中烘干燥，即得到电池正极材料；

步骤二、将间隔正极和负极的隔膜材料放于烘箱中进行干燥；

步骤三、配置体系所需使用的含铝离子的非水系离子电解液，配制前将材料在真空烘箱内烘干，移至手套箱，在氩气氛围手套箱内混合，室温磁力搅拌，直至所搅拌物质成为可自由流动的液体，即所需离子液体电解液；

步骤四、裁剪实验用金属铝箔，用乙醇清洗表面，并置于烘箱中烘干，即得到电池负极材料，移至手套箱待用；

步骤五、将步骤一得到的正极材料、步骤二烘干备好的隔膜材料、步骤三得到的电解液、步骤四得到的负极材料在氩气氛围手套中进行组装，得到铝离子swagelok电池或者软包电池，即纳米硼化钴/石墨烯复合电极铝离子电池。

10.如权利要求1或2或3或5或6或7或8所述的基于硼化钴/石墨烯复合材料为正极的宽温度铝离子电池进行温度测试的方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤一、将组装好的电池静置后，在25℃恒温箱中进行多次充放电测试，直至电池性能稳定；

步骤二、再将恒温箱设置温度为30℃，并恒温保持，保证电池体系温度与测试环境一致，随后进行多次充放电测试；

步骤三、依次设置恒温箱温度为40℃、50℃、60℃，并恒温保持，保证电池体系温度与测试环境一致，随后分别进行多次充放电测试；实现对电池高温性能的测试；

步骤四、将另一批组装好的电池静置1～2h后，在25℃恒温箱中进行多次充放电测试，直至电池性能稳定；

步骤五、将恒温箱设置温度为30℃，并恒温保持，保证电池体系温度与测试环境一致，随后进行多次充放电测试；依次设置恒温箱温度为20℃、10℃、0℃、-10℃、-20℃、-30℃，并恒温保持，保证电池体系温度与测试环境一致，随后进行多次充放电测试；实现对电池低温性能的测试。