一种石墨烯二次铝电池及其正极复合材料的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种石墨烯二次铝电池，包括正极、负极和电解液。所述负极为金属铝或其合金中的一种；所述电解液为酸性卤铝酸离子液体；所述正极为石墨烯/硫化苯并杂环化合物复合材料，其中，石墨烯为单层或少层石墨烯，硫化苯并杂环化合物为含有如下结构式所示任一种特征结构的化合物：
【专利说明】一种石墨烯二次铝电池及其正极复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电化学和新能源产品的【技术领域】，涉及一种新型的铝硫二次电池。更具体的说，是涉及一种硫化苯并杂环化合物/石墨烯复合材料的制备方法，以及以此为正极活性材料制备的二次铝电池。
【背景技术】
[0002]伴随着更小、更轻和更高性能的电子和通信设备的迅速发展，对这些设备用的电池性能提出了越来越高的要求。铝硫电池为未来高容量二次电池提供了一个很大的希望，但也同时面临很大的挑战。铝硫电池目前主要的问题还是多硫离子溶解迁移导致的循环性能差。如果能够将单质硫均匀的分散在正极复合材料中，使多硫离子能够稳定的保持在材料内部而不迁移出，同时改善复合物正极材料的导电性，将会使铝硫电池进入商业化。
[0003]目前铝电池所用正极材料，单质硫和有机多硫化合物在充放电过程中，产生的小分子硫化物容易流失，且物质的导电性不高。硫化聚合物虽解决了导电性问题，但聚合物的制备过程复杂，且产率很低，限制了大规模的推广。
[0004]自从石墨烯问世以来，就受到极大的关注，它具有极强的导电性，将其掺杂加入到电池正极，不仅可以提高电池导电性，而且本身可以作为导电剂，从而能够减少非活性物质的含量，增加电池的容量。
【发明内容】
[0005](一)发明目的
[0006]为了解决现有技术存在的问题，本发明采用硫化苯并杂环化合物/石墨烯复合材料为正极材料，制备新型的铝二次电池。石墨烯具有极佳的导电性，能够改善电子在电极上的传递速率，同时石墨烯可作为正极浆料中的导电剂，减少了正极中非活性物质的含量，从而增加了电池的容量。硫化苯并杂环化合物含有双苯并杂环结构，能够与石墨烯形成共轭结构，一定程度上减少了充放电过程中硫的流失。
[0007]本发明的目的在于提供一种硫化苯并杂环化合物/石墨烯复合材料的制备方法，以及以此为正极活性材料的铝二次电池。
[0008]本发明中的术语“二次铝电池”包括例如“铝二次电池”、“二次铝硫电池”、“可充电铝电池”、“铝蓄电池”、“铝储能电池”以及类似的概念。
[0009](二)技术方案
[0010]为了实现上述目的，本发明的提供了一种二次铝电池，包括:
(a)含石墨烯活性材料的复合正极；
(b)含铝活性材料的负极；
(c)电解液为酸性卤铝酸离子液体。
[0011]下面是本发明电化学电池优选的正极、负极、电解液的描述。
[0012]正极
[0013]本发明的电池的正极包括含有含硫活性材料的正极活性材料、粘结剂和集流体。
[0014]方案所述正极的活性材料为硫化苯并杂环化合物/石墨烯复合材料，其中硫化苯并杂环化合物为含有如下结构式中任一种作为特征结构的化合物:
【权利要求】
1.一种二次铝电池，包括正极、负极和电解液，其特征在于: Ca)正极的活性材料为石墨烯/硫化苯并杂环化合物复合材料； (b)负极为金属铝或铝合金； (c)电解液为酸性卤铝酸离子液体。
2.如权利要求1所述的二次铝硫电池，其特征在于，所述硫化苯并杂环化合物为含有如下结构式中任一种作为特征结构的化合物:
3.一种作为权利要求1或2所述二次铝电池正极活性材料的石墨烯/硫化苯并杂环化合物复合材料的制备方法，包括: (1)石墨烯的制备； (2)将硫化苯并杂环化合物，按比例溶于有机溶剂中； (3)将石墨烯均匀分散在有机溶剂中； (4)将有机溶剂放入反应器，再将反应器置于恒温水浴，开动搅拌； (5)调节溶液pH值至7，滴加溶剂与过氧化氢的混合物。
4.如权利要求3所述的石墨烯/硫化苯并杂环化合物复合材料的制备方法，其特征在于:所述石墨烯的制备步骤，包括: (1)石墨粉的预氧化； (2)氧化石墨烯的制备； (3)氧化石墨烯还原成石墨烯。
5.如权利要求3或4所述的石墨烯/硫化苯并杂环化合物复合材料的制备方法，其特征在于，所述硫化苯并杂环化合物为含有如下结构式中任一种作为特征结构的化合物:
【文档编号】H01M10/36GK104078714SQ201410322434
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年7月8日
【发明者】赵宇光, 陈安良 申请人:南京中储新能源有限公司