[发明专利]一种复合电极构成的高性能铝离子电池及其制备方法

权利要求书

1.一种复合电极构成的高性能铝离子电池，其特征在于：包括正极、负极、电解 液和连接所述正极及负极的隔膜，所述正极为石墨烯-镍的复合材料，其中镍为纳米颗 粒镶嵌于石墨烯中，镍颗粒的直径介于0.5微米到10微米之间；所述负极为高纯铝；所 述电解液为包含有Al³⁺、Cl^-、[EMIm]⁺构成的混合物，其中[EMIm]⁺与Al³⁺摩尔比大于3： 2，小于4：1。

2.根据权利要求1所述的复合电极构成的高性能铝离子电池，其特征在于：所述 石墨烯-镍的复合材料厚度为50-2000微米,镍的质量分数少于复合材料总质量的20％。

3.根据权利要求1所述的复合电极构成的高性能铝离子电池，其特征在于：所述 高纯铝中杂质元素的质量含量总合小于0.1％，高纯铝厚度为0.2-2毫米。

4.根据权利要求1所述的复合电极构成的高性能铝离子电池，其特征在于：所述 所述隔膜的厚度为10-50微米。

5.一种权利要求1至4任一项所述的复合电极构成的高性能铝离子电池的制备方 法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将石墨粉加入装有浓硫酸的容器中，容器置于冰浴中，搅拌均匀，再加入的 高锰酸钾粉末，石墨粉与高锰酸钾的质量之比为1:1.5-1:2，保持温度20℃以下搅拌均匀， 将搅拌均匀后的溶液升温到32～38℃后持续搅拌28～32分钟，接着每分钟少于5毫升的 向溶液中加入去离子水以及浓度为30％的双氧水，并把混合物升温到95℃～100℃并持 续搅拌15分钟，直到混合物颜色变为亮黄色；

(2)在上述溶液中加入直径介于0.5微米到10微米的镍粉，镍的质量少于石墨粉 的20％，在超声分散仪中振荡分散，得到稳定的分散液，然后滴加水合肼5-10毫升， 滴加速度每分钟少于5毫升，并将此溶液放入油浴中加热到100℃后，恒温反应30分钟， 然后用半透膜过滤，将得到的产物分别用去离子水、甲醇、乙醇交替洗涤4次，最后在 60℃条件下充分干燥，得到的产物就是石墨烯-镍复合薄片，用作正极；

(3)将[EMIm]Cl与AlCl₃按一定比例混合均匀，得到电解液，其中[EMIm]⁺与Al³⁺摩尔比大于3：2，小于4：1；

(3)按照石墨烯-镍复合薄片、隔膜、高纯铝的顺序排列，其中石墨烯-镍复合薄片 为正极，高纯铝为负极，注入电解液并封装，便得到铝离子二次电池。