[发明专利]一种过渡金属氧化物/二元碳网正极复合材料及铝离子电池

摘要

本发明涉及一种过渡金属氧化物/二元碳网正极复合材料及铝离子电池。该正极复合材料的制备包括：1)将催化剂、柠檬酸加入水中混合，得到催化剂前驱体溶液；2)将过渡金属氧化物浸泡于催化剂前驱体溶液中，分离，烘干，得到过渡金属氧化物/催化剂前驱体复合材料；3)通过化学气相沉积制备过渡金属氧化物/碳纳米管复合材料；浸泡于氧化石墨烯分散液中，分离，烘干，得到过渡金属氧化物/碳纳米管/氧化石墨烯复合材料，再经还原热处理，即得。本发明提供的正极复合材料，在过渡金属氧化物表面包覆二元碳网，提高了正极材料的导电率及结构稳定性，改善了电极材料的循环性能，可用于高性能铝离子电池的制备。

主权项

1.一种铝离子电池，其特征在于，包括正极、负极、隔膜及电解液，其中，正极采用过渡金属氧化物/二元碳网正极复合材料，所述负极为铝或铝锰合金；所述过渡金属氧化物/二元碳网正极复合材料由包括以下步骤的方法制备而成：1)将催化剂、柠檬酸加入水中混合，得到催化剂前驱体溶液；催化剂、柠檬酸的质量比为1：10；催化剂为Fe、Co、Ni、Fe(NO₃)₃、Co(NO₃)₂或Ni(NO₃)₂；2)将过渡金属氧化物浸泡于催化剂前驱体溶液中，分离，再在50～200℃下烘干，得到过渡金属氧化物/催化剂前驱体复合材料；3)在保护气氛下，将过渡金属氧化物/催化剂前驱体复合材料升温至800℃后保温，改通氢气还原催化剂前驱体；降温至700℃后保温，通入乙炔为碳源气体、氩气为载气的混合气体进行化学气相沉积；然后在保护气氛下冷却至室温，得到过渡金属氧化物/碳纳米管复合材料；4)将过渡金属氧化物/碳纳米管复合材料浸泡于氧化石墨烯分散液中10min，分离，再在150℃下烘干10min，得到过渡金属氧化物/碳纳米管/氧化石墨烯复合材料；5)将过渡金属氧化物/碳纳米管/氧化石墨烯复合材料升温至600～1000℃进行还原热处理，即得；步骤4)中，氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的浓度为0.5～2g/L；步骤5)中，以1～5℃/min升温至600～1000℃；还原热处理的时间为30～300min；步骤2)中，所述过渡金属氧化物为Cr₂O₃、MnO₂中的一种或组合。