一種鋁離子復合多層碳硫化電池正電極結(jié)構(gòu)及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及儲能電池技術(shù)領(lǐng)域，用于新能源車動力電池，具體是一種鋁離子復合多層碳硫化電池正電極結(jié)構(gòu)及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當前，先進能源存儲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一步發(fā)展。2015年Nature雜志報道的超快充鋁離子電池快充(可I分鐘充放電)、長壽命(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)異性能非常值得對其進行持續(xù)的實用性開發(fā)，目前其不足之處則是其純碳正極的比容量還不夠大，導致電池的比能量還不夠高(130Wh/kg左右)，不能滿足當前動力電池的使用要求。若按現(xiàn)有技術(shù)來進一步提高電池的比能量，則會出現(xiàn)負極活性強，易發(fā)熱，價格較高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種鋁離子復合多層碳硫化電池正電極結(jié)構(gòu)及制備方法，以便實現(xiàn)高比能，大功率、長循環(huán)壽命，使電池安全可靠、適應廣、低成本、快速充電。
[0004]實現(xiàn)本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種鋁離子復合多層碳硫化電池正電極結(jié)構(gòu)，其特征是:電池正極包括一個正極集流體，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。
[0007]所述的正極集流體與正極活性物質(zhì)之間采用導電劑和膠黏劑配成的銀漿料過渡粘結(jié)后再碾壓復合成一體。
[0008]一種鋁離子復合多層碳硫化電池正電極結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟:
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)復合體，納米碳材料上所帶的孔隙小于I微米，將該C-S活性物質(zhì)復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)，再進行碾壓復合，置于烘箱內(nèi)烘干。
[0009]所述粘結(jié)所用的銀漿料重量百分比濃度為5%?15%。
[0010]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液A;
⑷另取分散劑加入至酸溶液中得到反應液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)下的反應液B中，此過程中應保證反應液B的酸過量，始終保持酸性反應體系，此時淡黃色單質(zhì)硫顆粒開始析出，滴加完畢后繼續(xù)攪拌陳化3小時，陳化結(jié)束后放入烘箱，溫度為120 0C，20h后取出。
[0011]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是: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)復合體，納米碳材料上所帶的孔隙小于I微米，將該C-S活性物質(zhì)復合體與正極集流體固定，能使A1/C電池比能量高達400?500Wh/kg，既提高鋁/碳電池的比能量，又避免了鋰電池中的負極活性強、易發(fā)熱，且價格是常規(guī)電池的1/24，對A1/C-S 二次電池的商業(yè)應用帶來了促進作用。
[0012]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明在電池中的應用進行詳細描述，實施例僅為說明本發(fā)明，但保護范圍不受限于實施例。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明鋁離子復合多層碳硫化電池正電極結(jié)構(gòu)的實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]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、負極片，
6、電池殼體，7、隔膜。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，一種鋁離子復合多層碳硫化電池正電極結(jié)構(gòu)，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中放置的正極與負極片5之間設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;正極集流體I為帶有的孔隙的金屬導電網(wǎng)，網(wǎng)孔目數(shù)在20?80之間。多孔納米碳材料3所帶的孔隙小于I微米;正極集流體與正極活性物質(zhì)之間采用導電劑和膠黏劑配成的銀漿料過渡粘結(jié)后再碾壓復合成一體。
[0016]一種鋁離子復合多層碳硫化電池正電極結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟:
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)復合體，納米碳材料上所帶的孔隙小于I微米，將該C-S活性物質(zhì)復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)，再進行碾壓復合，置于烘箱內(nèi)烘干。
[0017]所述粘結(jié)所用的銀漿料重量百分比濃度為5%?15%。
[0018]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液A;
⑷另取分散劑加入至酸溶液中得到反應液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)下的反應液B中，此過程中應保證反應液B的酸過量，始終保持酸性反應體系，此時淡黃色單質(zhì)硫