[发明专利]用于氯化铝-碳电池的正极材料的制备方法及使用方法

说明书

用于氯化铝‑碳电池的正极材料的制备方法及使用方法，制备方法为：(1)将碳纤维布置于乙醇中超声波清洗，置于水中超声波清洗，在真空条件和80～150℃干燥；(2)将碳原料分散在有机溶剂中，通过超声波处理或高剪切搅拌粉碎并制成悬浊液；(3)将预处理碳纤维布浸泡在悬浊液中；或者将悬浊液滴加或喷涂到预处理碳纤维布表面；取出置于真空条件和80～200℃干燥；使用方法为：采用制得的用于氯化铝‑碳电池的正极材料作为正极，将正极、负极、隔膜和电解质组装成氯化铝‑碳电池。本发明的方法制备工艺简单、成本低廉，产物性能稳定，可大规模生产。

技术领域

本发明属于铝电池技术领域，特别涉及一种用于氯化铝-碳电池的正极材料的制备方法及使用方法。

背景技术

锂离子电池因其自放电小、质量比容量高等优点已经获得实际应用，并且实现工业化生产；但是，锂元素的自然丰度低，空气中易燃、易形成枝晶等缺陷限制了它进一步商业化应用；铝离子电池的负极材料为金属铝或合金，铝元素在自然界储量丰富，且在空气中稳定存在，其质量比容量密度可达到2980mAh/g，体积比容量密度可达8040mAh/cm³。

铝离子电池到目前为止还未商品化，基本上处于实验室研究阶段；CN201510902386.X公开了使用改进的hummers法制备氧化石墨烯，然后用水合肼还原剂制备石墨烯正极材料；CN201610390212.4公开了采用化学气相沉积法在泡沫金属上沉积多层石墨烯，制备多孔三维石墨烯正极材料；CN201610845761.6公开了将氧化石墨烯或氧化石墨烯无机盐混合液用静电纺丝设备制备氧化石墨烯布和还原石墨烯布正极材料；CN201610281036.0公开了将有机碳源和石墨材料加入溶剂中进行高压溶剂热反应和高温碳化制备正极活性物质，然后采用涂敷法制备正极材料；CN201711173282.5公开了化学气相沉积法制备的泡沫石墨粉体与聚偏氟乙烯分散在设定溶剂中，得到泡沫石墨浆料、将泡沫石墨浆料涂覆在基板上，干燥处理后，在基板上形成泡沫石墨碳层、以及将涂覆有泡沫石墨碳层的基板浸泡在第一设定溶液中，待基板溶解后，对泡沫石墨碳层进行后处理得到泡沫石墨片正极材料；CN201710641041.2公开了采用冷冻干燥法制备氧化石墨烯泡沫，然后化学还原得到石墨烯泡沫，高温热处理进行热还原得到超高导石墨烯泡沫正极材料；CN201710685318.1公开了将膨胀石墨经过2000～3000℃高温处理后在1.5～35MPa的压力下压制成膜作为铝离子电池正极。

目前，具有高性能的正极材料的制备方法主要集中在hummers法、化学气相沉积法、静电纺丝技术制备氧化石墨烯布或还原后石墨烯布；这些制备方法工艺复杂、成本较高、设备要求高，阻碍了其商品化的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于氯化铝-碳电池的正极材料的制备方法及使用方法，将粉碎处理后的具有石墨结构的碳材料吸附在碳纤维布上，将其作为铝离子电池的正极材料，简化工艺降低成本的同时，提高铝电池性能。

本发明的用于氯化铝-碳电池的正极材料的制备方法，按以下步骤进行：

1、将碳纤维布置于乙醇中进行超声波清洗30～60min，然后置于去离子水中进行超声波清洗30～60min，在取出后置于真空条件下，在80～150℃干燥12～24h，获得预处理碳纤维布；

2、将碳原料分散在有机溶剂中，通过超声波处理或高剪切搅拌对有机溶剂中的碳原料进行粉碎并制成悬浊液；所述的碳原料为天然石墨、多孔活性炭、高取向石墨或石墨化膨胀石墨，纯度99.5～99.9％；所述的有机溶剂为无水乙醇、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或二甲基亚砜；碳原料与有机溶剂的质量比为(1～10):100；

3、将预处理碳纤维布浸泡在悬浊液中，然后取出；或者将悬浊液滴加到预处理碳纤维布表面；或者将悬浊液喷涂在预处理碳纤维布表面；再将表面覆盖有悬浊液的碳纤维布置于真空条件下，在80～200℃干燥12～24h，制成用于氯化铝-碳电池的正极材料。