[发明专利]一种铝离子电池正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种铝离子电池正极材料的制备方法，其制备方法包括将钴盐和碳纳米管加入到三口烧瓶当中，然后加入无水乙醇，超声分散，在一定温度通氮气的条件下反应，冷却后移至离心管，离心，过滤，用无水乙醇洗涤，烘干，得到前驱体；将前驱体、硫化钠和环糊精加入无水乙醇溶液当中，超声，移入高压反应釜当中，在一定温度下反应，冷却后洗涤，烘干，研磨，放入管式炉，在混合气体氛围下，煅烧，冷却取出后研磨粉碎；将研磨后的固体颗粒和盐酸多巴胺加入到无水乙醇中，超声分散，然后移入高压反应釜当中，在一定温度下反应，冷却、过滤，烘干，用研钵研磨后得到该铝离子电池正极材料。该正极材料在循环180次后，其放电比容量依然保持在较佳范围。

技术领域

本发明属于铝离子电池技术领域，具体涉及一种铝离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

近年来随着市场对高能量密度电池需求增加，开发具有能量高、成本低、寿命长、绿色环保、电池材料资源丰富以及可循环利用的动力电池和储能电池的需要越来越迫切。金属铝的理论比容量仅次于锂，但其体积比容量是锂的四倍，高于其他任何金属材料，作为负极材料并应用于铝离子电池具有很高的应用潜力和商业价值。

金属硫化物具有更易极化的阴离子骨架和离子传输路径，硫的电负性更低，离子半径更多大，所以金属硫化物在实现铝离子的嵌入和扩散方面具有更大潜力，且具有很好的热稳定性和导电性，但是金属硫化物在运用到铝离子电池正极材料过程中往往存在着循环使用多次后其放电比容量会急剧下降的缺陷，导致铝离子电池性能急剧衰减。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种铝离子电池正极材料的制备方法，其制备方法包括以下步骤：

S1：将钴盐和碳纳米管加入到三口烧瓶当中，然后加入无水乙醇，超声分散20～30min，在75～95℃通氮气的条件下反应2～4h，冷却后，移至离心管当中，离心，过滤，用无水乙醇洗涤，在60℃下烘干，得到前驱体。

S2：将前驱体、硫化钠和环糊精加入无水乙醇溶液当中，超生搅拌10～30min，然后移入高压反应釜当中，放入烘箱当中，在165～210℃下反应10～16h，冷却后，过滤用蒸馏水洗涤三次，然后用无水乙醇洗涤三次，在70℃下烘干。

S3：将步骤S2得到的固体颗粒放入研钵中进行研磨，放入管式炉，在混合气体氛围下，500～600℃煅烧2～5h，冷却取出后研磨粉碎。

S4：将步骤S3研磨后的固体颗粒和盐酸多巴胺加入到无水乙醇当中，超声分散，然后移入高压反应釜当中，其中固体颗粒、盐酸多巴胺和无水乙醇的质量体积比为(2～3)g：(1～1.2)g：(3～5)mL，在180～220℃反应5～6h，冷却、过滤，在100～110℃下烘干，用研钵研磨后得到该铝离子电池正极材料。

作为优选方案，上述步骤S1中所述的钴盐为乙酸钴或硫酸钴。

作为优选方案，上述钴盐、碳纳米管和无水乙醇的质量体积比为(4～5)g：(1～1.4)g：(2～3)mL。

作为优选方案，上述步骤S2中所述的前驱体、硫化钠、环糊精和无水乙醇的质量体积比为(2～2.6)g：(1～1.5)g：(0.6～1)g：(3～6)mL。

作为优选方案，上述所述的环糊精为α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精中的任意一种。

作为优选方案，上述所述的混合气体为氩气/氢气、氮气/一氧化碳或氦气/氢气中的任意一种。

作为更优选方案，上述所述的混合气体氩气/氢气的含量为95％氩气和5％氢气。

作为更优选方案，上述所述的混合气体氮气/一氧化碳的含量为98％氮气和2％一氧化碳。

作为更优选方案，上述所述的混合气体氦气/氢气的含量为95％氦气和5％氢气。

本发明具有如下有益效果：