[发明专利]一种二次铝硫电池正极材料、电池及其制备方法

权利要求书

1.一种二次铝硫电池正极材料，其特征在于，所述正极材料的活性物质为聚(硫-r-苯烯)，所述聚(硫-r-苯烯)通过下述方法制备得到：在装有磁子的24毫升玻璃小瓶中加入升华硫，在恒温油浴中加热至185℃，直到形成清晰的橙色熔融相；然后通过注射器将苯烯直接加入熔融相中，搅拌8-10分钟，反应介质发生玻璃化；然后用金属刮刀直接从小瓶中取出产物，即为聚(硫-r-苯烯)。

2.如权利要求1所述的二次铝硫电池正极材料，其特征在于，所述苯烯为苯乙烯、苯丙烯、1,3-二异丙烯苯、1,2-二苯乙烯中的一种或几种，用量为3.16-15.8mmol；优选所述苯烯为1,3-二异丙烯苯；所述升华硫为S₈，用量为17.6-9.69mmol。

3.如权利要求1-2所述的二次铝硫电池正极材料，其特征在于，所述正极材料还包括导电剂、粘合剂和集流体；

其中，所述导电剂为碳黑导电剂，选自乙炔黑、Super P、Super S、350G、碳纤维、碳纳米管、科琴黑中的任一种或任几种的组合使用；

其中，所述粘合剂选自丙烯酰胺-丙烯酸酯共聚物、海藻酸钠、β-环糊精、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的任一种或任几种的混合物；优选所述粘合剂为聚四氟乙烯；

其中，所述集流体为惰性金属箔，惰性金属选自钛、铜、镍、钨和钽中的任一种。

4.一种二次铝硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，采用以下步骤制备得到：

步骤1、聚(硫-r-苯烯)的制备：在装有磁子的24毫升玻璃小瓶中加入17.6-9.69mmol的升华硫，在恒温油浴中加热至185℃，直到形成清晰的橙色熔融相；然后通过注射器将3.16-15.8mmol苯烯直接加入熔融相中，搅拌8-10分钟，反应介质发生玻璃化；然后用金属刮刀直接从小瓶中取出产物，即为聚(硫-r-苯烯)，并取下磁性搅拌棒，待产物冷却至室温后测定产率；

步骤2、电极浆料的制备：按照一定的质量比分别称取步骤1制备得到的聚(硫-r-苯烯)和导电剂、粘合剂；在称取的粘合剂中加入溶剂，用搅拌器将粘合剂搅拌均匀，并分次不断加入聚(硫-r-苯烯)、导电剂，混合均匀后制成电极浆料；

步骤3、正极片的制备：用酒精对集流体清洗、去污；将步骤2制成的电极浆料涂在集流体上；将涂布后的集流体放入电热恒温干燥箱中烘烤，得到用于二次铝硫电池的正极材料。

5.根据权利要求4所述的二次铝硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，按照质量比为(10-50)：(85-45)：5称取聚(硫-r-苯烯)、导电剂和粘合剂，优选所述聚(硫-r-苯烯)、导电剂和粘合剂的质量比为(20-40)：(75-55)：5；所述溶剂选自去离子水、乙醇、N-甲基吡咯烷酮中的任一种，优选所述溶剂为去离子水；优选所述聚(硫-r-苯烯)为聚(硫-r-异丙苯)。

6.一种二次铝硫电池，其特征在于，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极使用权利要求1-3任一所述的二次铝硫电池正极材料或/和采用权利要求4-5任一所述方法制备得到的二次铝硫电池正极材料。

7.根据权利要求6所述的一种二次铝硫电池，其特征在于：所述负极材料为高纯铝片或铝箔，优选所述负极材料为打磨去除表面氧化物的5μm到200μm厚度的高纯铝箔；

所述隔膜为玻璃纤维隔膜；

所述电解液为含铝室温熔融离子液体，选自有机盐-卤化铝体系离子液体，有机盐的阳离子包括咪唑鎓离子，吡啶鎓离子，吡咯鎓离子，哌啶鎓离子，吗啉鎓离子，季铵盐离子和季鏻盐离子，有机盐的阴离子包括氯离子，溴离子，碘离子，六氟磷酸离子，四氟硼酸离子，氰根离子，硫氰酸离子，二(三氟甲基磺酰)亚胺离子，卤化铝包括氯化铝、溴化铝或碘化铝；

优选的，所述电解液为氯化铝-1-乙基-3-甲基咪唑鎓离子液体，EMImCl与AlCl₃的摩尔比为1：1.5。