[发明专利]铝二次电池正极材料、电池及制备方法

说明书

本发明公开了一种铝二次电池正极材料、电池及制备方法，包括如下步骤：钼源、铋源和硫源在水中混合反应，反应温度为180‑220℃，将反应所得沉淀分离、洗涤、干燥，得异质结构的Bi₂S₃/MoS₂纳米棒；将Bi₂S₃/MoS₂纳米棒与导电剂混合研磨，然后加入粘结剂，搅拌，得浆料；将浆料涂于钼箔上，即得电池正极材料。使用该电池正极材料的铝离子电池体现出了非常好的电化学性能。

技术领域

本发明涉及电化学储能技术领域，具体涉及一种铝二次电池正极材料、电池及制备方法。

背景技术

21世纪人类面临着能源和环境两大挑战。随着人类生活水平不断的提高，对能源的需求也日益增长。同时以煤炭、石油和天然气为主化石能源面临着资源不可再生的问题，而且伴随着大量的环境污染。为了人与自然的可持续发展，清洁二次能源的发展在世界范围内都有着重大的意义，其主要形式分为太阳能、风能、潮汐能和地热能，具有低碳环保，可持续利用的特点。与此同时，清洁二次能源，如太阳能和风能等正在源源不断地、大量地涌入到全球能源市场中。但是这些可再生的二次能源，无法像传统能源一样，全天源源不断地供能。为了更好地应用这些间歇供电的清洁二次能源，需要具有能缓冲发电能力和用电需求的高性能储能系统。

为组成高性能的储能系统，需要具有高性能、可循环充放电的二次电池，同时具有与清洁二次能源一致的环保安全的特点。镍氢、铅酸和锂离子电池具有体积小巧，携带方便，可充放电等特性，目前被作为储能装置广泛地运用于生活中。然而，镍氢和铅酸电池存在着充放电比容量较低，生产过程中环境污染过大的问题。锂电池则存在锂资源稀缺，以及高成本和安全性等问题。而作为下一代超高容量电池的可充放电铝离子电池，引起了广泛的关注和研究。铝作为三价金属，在充放电的过程中能提供3个电子，因此它的理论容量密度(8046mA h cm^-3)分别是单价的锂离子电池(2062mA h cm^-3)和二价镁离子电池(3833mAh cm^-3)的4倍和2倍。此外，Al是地壳中第三丰富的资源，在地壳中约占8％，而且比Li更容易获取和处理，因此价格便宜，生产过程较锂更为环保。同时，铝离子电池的可充放电性能良好，能够循环上万次而放电比容量不发生衰减。此外，铝离子电池所使用的离子液体在室温下是液态的盐类，遇到高温短路也不会发生起火，在安全性方面相较于锂离子电池也具有充分的优势。在过去的研究中，人们发现在水系电解质中，金属铝表面易形成致密氧化膜且易水分解等，从而限制了水系铝电池的应用。在离子液体体系下，铝电池也会遇到了正极材料的分解以及循环寿命差等问题。现在，多以石墨等碳类材料作为铝电池正极材料，表现出优秀的循环性能和倍率性能。然而，石墨等碳类材料的铝电池的比容量仅有60-120mA h g^-1。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种铝二次电池正极材料、电池及制备方法。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

本发明的第一个目的是提供一种铝二次电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：

钼源、铋源和硫源在水中混合反应，反应温度为180-220℃，将反应所得沉淀分离、洗涤、干燥，得异质结构的Bi₂S₃/MoS₂纳米棒；

将Bi₂S₃/MoS₂纳米棒与导电剂混合研磨，然后加入粘结剂，搅拌，得浆料；

将浆料涂于钼箔上，即得电池正极材料。

在一些实施例中，所述钼源为Na₂MoO₄，所述铋源为Bi(NO₃)₃，所述硫源为硫脲。