[发明专利]一种铝离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铝离子电池正极活性材料及其制备方法，该正极活性材料为异质结构的MoSe_xS_2‑x，其中，0＜x＜2。本发明制备的少层MoSe_xS_2‑x正极材料中，其层状结构有效解决了在实际生产中因Al³⁺尺寸较大破坏材料晶体结构的问题，掺杂Se（S）原子增加界面缺陷，提供更多的电化学反应活性位点，促进电解质自由扩散，并且缩短整个电化学反应中电子的转移路径，Se原子的加入增大层间距，S原子可增强导电性。且少层更有助于电子的传输。

技术领域

本发明涉及铝离子电池电极材料技术领域，具体涉及一种用于可充电铝离子电池正极的少层异质结构MoSe_xS_2-x及其制备方法和应用。

背景技术

随着传统化石燃料的短缺和环境污染问题的日益突出，开发新型可再生能源成为必然趋势。直至如今，锂离子电池（LIBs）由于寿命长、无记忆效应和无环境毒性而被广泛用于各种便携式电子产品。但由于安全性低、成本高、锂资源短缺等问题阻碍了LIBs发展，寻找LIBs替代品成为当务之急。

众所周知，铝（Al）为地球上第三丰富元素，且在氧化还原反应过程中转移的三个电子，与锂、钠离子电池相比能够提供更高的电荷，导致其高的理论体积比容量（8046 mAhcm^-3）。此外，Al比其他金属反应活性低，更容易开采。因此，可充电铝离子电池（AIBs）受到关注。一些正极材料（V₂O₅，导电聚合物）已经应用于AIBs，但这些材料表现出低的放电电压和差的循环性能。因此，开发出高容量、安全性高、循环稳定性好的新型多价离子电池，具有十分重要的商业利用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝离子电池正极活性材料及其制备方法，该正极活性材料可实现可充电铝离子电池的高容量充放电，而且循环性好。

一种铝离子电池正极活性材料，该正极活性材料为异质结构的MoSe_xS_2-x，其中0＜x＜2。

上述铝离子电池正极活性材料的制备方法，包括如下步骤：

1）将MoO₃，Se和S在真空下高温煅烧，自然冷却至室温后，离心、洗涤、干燥；

2）步骤1）所得产物和LiOH均匀分散于水中，所得混合溶液于220±10℃下伴随10 rmp的转速水热反应6 h，离心、洗涤；

3）步骤2）所得沉淀物与乙醇超声混合，静置一段时间，去除沉淀，上部悬浮物质洗涤、干燥，得到所述正极材料。

较佳的，步骤1）中，MoO₃，Se和S质量比为1:3:3，MoO₃质量过低无法合成目标产物，过高MoO₃会残留于产物中。

较佳的，步骤1）中，真空下高温煅烧温度为800 ℃，时间为30 h。温度过低，时间过短，不利于S粉和Se粉的气化，温度过高对仪器造成损害。

较佳的，步骤2）中，步骤1）所得产物和LiOH的质量比为5：3。LiOH质量过低，无法进行对步骤1）所得产物剥层，过高的Li⁺会影响电池的电化学性能。

本发明还提供了一种铝离子电池，包含正极、负极、隔膜、离子液体电解液及电解池装置，其中正极采用的活性材料为MoSe_xS_2-x。

较佳的，离子液体由无水AlCl₃和1-丁基-3-甲基氯化咪唑盐按摩尔比1.1~2：1混合而成，最佳比例为1.3:1。

较佳的，电解池装置为模具或电池壳。