[发明专利]铝离子电池、其正极材料及制作方法

说明书

本发明涉及储能电池技术领域，公开了一种铝离子电池、其正极材料及制作方法，该正极材料为均匀分布在导电碳框架内部的钴硫化物，所述钴硫化物的质量占所述导电碳框架与所述钴硫化物总质量的20%‑40%。该铝离子电池包含正极，负极，隔膜以及离子液体电解质。该电池的特征是：电池正极材料是直接在导电碳框架上形成的钴硫化物，可以有效的改善活性物质流失的问题。这种铝离子电池具有价格低、循环稳定，电压窗口宽，清洁环保、安全性高等许多优点，可以运用在电子工业，通讯产业，能源储备等众多领域。

技术领域

本发明涉及储能电池技术领域，特别涉及一种铝离子电池、其正极材料及制作方法。

背景技术

近年来，随着传统能源的逐渐枯竭和环境问题的日益严峻，新能源产业越来越受到重视。其中锂离子电池发展速度很快，但其安全性问题和较高的成本限制了它的发展。铝离子电池有望弥补这一缺点，正吸引着人们的视线。

可充电铝离子电池（AIB）由于具有丰富的铝源，拥有仅次于锂电池的高比容量和高能量密度的特性，被认为是新一代大型储能装置。然而，AIB缺乏具有所需容量和长期稳定性的合适正极材料，这严重限制了AIB的实际应用。相对于已报道过的铝离子电池正极材料，包括石墨类（天然石墨，人造石墨，石墨烯，氧化石墨烯等）、聚合物类（聚苯胺，聚噻吩，聚吡咯等）、金属氧化物类（VO₂，V₂O₅，TiO₂等）等，过渡金属硫化物（硫化钴、硫化钼等）表现出了出色的电化学性能。如Cheverel相结构的Mo₆S₈正极活性物质能够很好的可逆嵌脱铝，其首圈放电比容量达148mAh·g^-1。又如中国发明专利（CN104393290）公开的一种采用MoS₂为正极材料的铝离子电池及其制备方法，其电池首圈放电容量可达220mAh·g^-1。然而，由于缺乏合理的电极结构，电池表现出较差的循环性能。

迄今为止尚未报道关于在还原碳化的金属有机框架上合成钴硫化物作为铝离子电池正极的专利。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种铝离子电池、其正极材料及制作方法，实现了在原来可充电铝离子电池的基础上的高循环性能和安全性。

技术方案：本发明提供了一种铝离子电池用正极材料，该正极材料为均匀分布在导电碳框架内部的钴硫化物，所述钴硫化物的质量占所述导电碳框架与所述钴硫化物总质量的20%-40%。

优选地，所述钴硫化物为以下任意一种或其组合：CoS₂，CoS，Co₉S₈、Co₃S₄。

优选地，所述导电碳框架为碳化还原的金属有机框架ZIF-67。ZIF-67具有合成简单，结构稳定的特点。

优选地，所述钴硫化物的合成方法为氧化法、水热法或微波辅助法。

本发明还提供了一种铝离子电池用正极材料的制备方法，包括以下步骤：S1：制备含钴元素的导电碳框架；S2：将所述导电碳框架与多倍硫粉混合研磨后放入管式炉中，在Ar气氛下进行硫化，得到所述正极材料。