一種混合離子液體Al/C-S二次電池與制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及儲(chǔ)能電池技術(shù)領(lǐng)域，用于新能源車動(dòng)力電池，具體是一種混合離子液體A1/C-S 二次電池與制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，先進(jìn)能源存儲(chǔ)裝置面臨廣泛的需要以及更高的性能要求。傳統(tǒng)的常規(guī)電池目前存在的技術(shù)上限制和安全隱患，使其不能滿足人們的需求并限制了其進(jìn)一步發(fā)展。2015年Nature雜志報(bào)道的超快充鋁離子電池快充(可I分鐘充放電)、長(zhǎng)壽命(7500次)、大功率特性和安全性吸引了世界上眾多的研究者的目光，它的眾多優(yōu)異性能非常值得對(duì)其進(jìn)行持續(xù)的實(shí)用性開發(fā)，目前其不足之處則是其純碳正極的比容量還不夠大，導(dǎo)致電池的比能量還不夠高(130Wh/kg左右)，不能滿足當(dāng)前動(dòng)力電池的使用要求。若按現(xiàn)有技術(shù)來進(jìn)一步提高電池的比能量，則會(huì)出現(xiàn)負(fù)極活性強(qiáng)，易發(fā)熱，價(jià)格較高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種混合離子液體A1/C-S二次電池與制備方法，以便實(shí)現(xiàn)高比能，大功率、長(zhǎng)循環(huán)壽命，使電池安全可靠、適應(yīng)廣、低成本、快速充電。
[0004]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種混合離子液體A1/C-S二次電池，其特征是:在電池殼體內(nèi)有三氯化鋁、氯化1-乙基3-甲基咪唑的混合離子液體，在三氯化鋁、氯化1-乙基3-甲基咪唑的混合離子液體中放置的正極與負(fù)極之間設(shè)有玻璃纖維膜材料構(gòu)成的隔膜，正極的正極集流體上附有多孔納米碳材料，多孔納米碳材料孔間填充有正極活性物質(zhì)，正極活性物質(zhì)采用納米硫單質(zhì)。
[0005]所述的正極集流體為帶有的孔隙的金屬導(dǎo)電網(wǎng)，網(wǎng)孔目數(shù)在20?80之間。
[0006]所述的多孔納米碳材料所帶的孔隙小于微米級(jí)。
[0007]所述的三氯化鋁、氯化1-乙基3-甲基咪唑的混合離子液體中的三氯化鋁、氯化I _乙基3-甲基咪唑的摩爾比為1.3:1?1.5:1之間。
[0008]所述的正極集流體與正極活性物質(zhì)之間采用導(dǎo)電劑和膠黏劑配成的銀漿料過渡粘結(jié)后再碾壓復(fù)合成一體。
[0009]所述玻璃纖維膜材料構(gòu)成的隔膜厚度在0.1mm?0.5mm之間。
[0010]所述殼體為耐混合離子液體電解質(zhì)腐蝕的塑料材料、鋁塑膜封裝袋。
[0011 ]所述電池負(fù)極為鋁或鋁合金片。
[0012]一種混合離子液體A1/C-S 二次電池的制備方法，包括如下步驟:
①采用液相沉積法將納米硫單質(zhì)吸附于多孔納米碳材料的孔間，形成C-S活性物質(zhì)復(fù)合體，納米碳材料上所帶的孔隙具小于I微米，將該C-S活性物質(zhì)復(fù)合體與正極集流體固定，固定方式為先采用銀漿料過渡粘結(jié)，再進(jìn)行碾壓復(fù)合，置于烘箱內(nèi)烘干；
②將厚度為0.05?Imm厚度的鋁或鋁合金片經(jīng)無水乙醇清洗、超聲震蕩后作為負(fù)極；
③按摩爾比1.3:1?1.5:1，配制三氯化鋁、氯化1-乙基3-甲基咪唑的混合離子液體作為電解質(zhì)；
④將備好的電池正極、負(fù)極、隔膜以及混合離子液體在無水無氧環(huán)境中組裝成電池。
[0013]所述步驟①中粘結(jié)所用的銀漿料重量百分比濃度為5%?15%。
[0014]所述納米硫單質(zhì)吸附于多孔納米碳材料的孔間的液相沉積包括如下步驟:
⑴將硫化鈉溶于去離子水中，制成硫化鈉溶液；
⑵取升華硫粉，研磨后加入硫化鈉溶液中，室溫下攪拌至硫粉全部溶解，得到多硫化鈉溶液；
(3)取多硫化鈉溶液加入到含有分散劑的去離子水中，用0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)至pH>8，得到澄明的淡黃色反應(yīng)液A;
⑷另取分散劑加入至酸溶液中得到反應(yīng)液B;
(5)室溫下將多孔納米碳材料置于沉降池底部，隨即反應(yīng)液A以30滴/min的速度緩慢滴入沉降池中處于攪拌狀態(tài)下的反應(yīng)液B中，此過程中應(yīng)保證反應(yīng)液B的酸過量，始終保持酸性反應(yīng)體系，此時(shí)淡黃色單質(zhì)硫顆粒開始析出，滴加完畢后繼續(xù)攪拌陳化3小時(shí)，陳化結(jié)束后放入烘箱，溫度為120 0C，20h后取出。
[0015]所述步驟②中，先將金屬鋁或鋁合金裁剪成片，然后將其用水砂紙打磨平整，再進(jìn)行無水乙醇浸泡清洗、超聲震蕩，然后在真空干燥箱中烘干。
[0016]所述步驟③中:配制三氯化鋁、氯化1-乙基3-甲基咪唑的混合離子液體應(yīng)在無水無氧環(huán)境中進(jìn)行，并靜置15小時(shí)以上。
[0017]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:采用A1/C-S二次電池的技術(shù)方案，能使A1/C電池比能量高達(dá)400?500Wh/kg的活性硫正極材料加入到鋁/碳結(jié)構(gòu)電池中來，既提高鋁/碳電池的比能量，又避免了鋰電池中的負(fù)極活性強(qiáng)、易發(fā)熱，且價(jià)格是常規(guī)電池的1/24，對(duì)A1/C-S 二次電池的商業(yè)應(yīng)用帶來了促進(jìn)作用。
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，實(shí)施例僅為說明本發(fā)明，但保護(hù)范圍不受限于實(shí)施例。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明混合離子液體A1/C-S二次電池的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖1中，1、正極集流體，2、硫單質(zhì)，3、多孔納米碳材料，4、混合離子液體，5、負(fù)極片，6、電池殼體，7、隔膜。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]如圖1所示，一種混合離子液體Al/C-S 二次電池，在電池殼體6內(nèi)有三氯化鋁、氯化1-乙基3-甲基咪唑的混合離子液體4，在三氯化鋁、氯化1-乙基3-甲基咪唑的混合離子液體4中放置的正極與負(fù)極片5之間設(shè)有玻璃纖維膜材料構(gòu)成的隔膜7，正極的正極集流體I上附有多孔納米碳材料3，多孔納米碳材料3孔間填充有正極活性物質(zhì)，正極活性物質(zhì)采用納米硫單質(zhì)2。
[0022]所述的正極集流體I為帶有的孔隙的金屬導(dǎo)電網(wǎng)，網(wǎng)孔目數(shù)在20?80之間。
[0023 ]所述的多孔納米碳材料3所帶的孔隙小于I微米。
[0024]所述的三氯化鋁、氯化1-乙基3-甲基咪唑的混合離子液體4中的三氯化鋁、氯化1-乙基3-甲基咪唑的摩爾比為1.3:1?1.5:1之間。
[0025]所述的正極集流體與正極活性物質(zhì)之間采用導(dǎo)電劑和膠黏劑配成的銀漿料過渡粘結(jié)后再碾壓復(fù)合成一體。
[0026]所述玻璃纖維膜材料構(gòu)成的隔膜厚度在0.1mm?0.5mm之間。
[0027]所述殼體為耐混合離子液體電解質(zhì)腐蝕的塑料材料、鋁塑膜封裝袋。
[0028]所述電池負(fù)極為鋁或鋁合金片。
[0029]下面給出實(shí)現(xiàn)一種混合離子液體A1/C-S二次電池的實(shí)施例，實(shí)施例僅為說明本發(fā)明，但保護(hù)范圍不受限于實(shí)施例。
[0030]實(shí)施例1
采用液相沉積法將納米硫單質(zhì)吸附沉積于多孔納米碳材料的孔間，形成C-S活性物質(zhì)復(fù)合體，再將該復(fù)合體與目數(shù)為20的鈦網(wǎng)正極集流體固定，固定方式為先采用銀漿料過渡粘結(jié)，銀漿料濃度為5%，進(jìn)