[发明专利]一种CuS为正极的铝离子二次电池及其制备工艺

权利要求书

1.一种CuS为正极的铝离子二次电池，该铝离子二次电池包括电池正极、电池负极、含铝离子非水溶液电解液、惰性金属箔片集流体、隔膜、引线和电池壳，其特征在于，所述正极的材料包括微米级或纳米级CuS、导电材料和粘结剂,所述CuS的质量百分数为60-90%、导电材料的质量百分数为10-40%和粘结剂质量百分数为0-10%;所述导电材料为碳质材料或金属浆料，所述碳质材料包括石墨烯、导电碳黑或超级碳；所述金属浆料包括铂浆或银浆；

所述粘结剂为聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯中的一种或两种的混合物，

所述负极材料为纯度大于90%的金属铝，或金属铝与铜、铁、镍、铅、铋、锡或银形成的合金；

含铝离子非水溶液电解液中包括卤化铝和离子液体，所述卤化铝和离子液体的摩尔比为0.4:1-2.4:1。

2.根据权利要求1所述的一种CuS为正极的铝离子二次电池，其特征在于，所述导电材料为石墨烯时，导电材料的质量分数为10-20%，CuS的质量分数为70-85%，粘结剂的质量分数为5-10%；所述导电材料为金属浆料时，导电材料的质量分数为10-40%，CuS的质量分数为60-90%。

3.根据权利要求1所述的一种CuS为正极的铝离子二次电池，其特征在于，所述离子液体的阴离子包括F^-，Cl^-，Br^-，I^-，PF₆^-，CN^-，SCN^-，[N(CF₃SO₂)]^-或[N(CN)₂]^-离子；阳离子包括咪唑嗡离子、吡啶嗡离子、吡咯嗡离子、哌啶嗡离子、吗啉嗡离子、季铵盐离子、季磷盐离子或叔硫盐离子。

4.一种制备如权利要求1-3任意一项所述的CuS为正极的铝离子二次电池的方法，其特征在于，具体包括以下的制备步骤：

步骤1：将原料包括微米级或纳米级CuS、导电材料、粘结剂按照比例分别称取均匀混合，在60-100摄氏度的烘箱里烘至凝胶状物，然后将凝胶状物均匀的涂抹在的惰性金属集流体上，制成厚度为0.5-2mm片状复合正极材料，将复合正极材料用隔膜包裹，即得到正极材料；

步骤2：将厚度为0.1-1mm的金属铝或铝合金，用细砂纸打磨清洗后，干燥，即得到负极材料；

步骤3：将卤化铝和离子液体以摩尔比为0.4:1-2.4:1在氩气环境的手套箱内混合，静置24小时以上，即配制成含有可自由移动的含铝离子非水溶液电解液；

步骤4：最后将步骤1得到的正极材料和步骤2得到负极材料与步骤3得到的含铝离子非水溶液电解液在手套箱内组装，得到软包铝离子电池或者筒状电池，即CuS为正极的铝离子二次电池；

步骤5：电池组装好后，待电解液全部润湿电极片后再进行充放电测试。

5.根据权利要求4所述的CuS为正极的铝离子二次电池的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述隔膜为聚烯烃微孔膜隔膜材料或玻璃纤维材料中的一种；所述惰性金属集流体包括钽片、铌片、钼片、钛片、泡沫镍或金及铂族金属。