[发明专利]一种铜硒化合物为正极的可充放电铝离子电池

说明书

一种铜硒化合物为正极的可充放电铝离子电池，涉及铝离子电池。正极材料为铜硒化合物，该材料包括非化学计量的Cu_2‑xSe以及化学计量的CuSe₂、CuSe和Cu₂Se等，负极材料为高纯铝或含铝合金，电解液为含铝离子非水系电解液。所提供的铝离子电池具有充放电比容量高、循环稳定性好、原材料便宜且制备工艺简单等优点，适宜工业化大规模生产。其首圈充电比容量高达342mAh g^‑1，循环19圈后，充电比容量为259mAh g^‑1，容量保持率为76％，该铝离子电池可广泛应用于电子通讯、电动汽车等众多领域。

技术领域

本发明涉及铝离子电池，尤其是涉及一种铜硒化合物为正极的可充放电铝离子电池。

背景技术

从1990年开始，锂离子电池因为其循环寿命长、无记忆效应、能量密度高、工作电势高等优点一直在全世界大范围推广及应用，而正因为锂资源的大量开采，我们即将在未来的几十年间面临锂资源枯竭的噩耗，所以开发一种替代锂离子电池的新型电池体系迫在眉睫。

近年来，以铝离子电池为代表的多价离子电池广受关注。铝资源丰富，是地壳中储量最丰富的金属。再者，铝负极的体积比能量密度远远高于锂，外加铝离子电池还有可弯折性强、对环境友好、安全性高等优点，因此对于未来的可穿戴设备电池，易发生碰撞危险易燃易爆的汽车电池，大规模智能电网储能等领域，铝离子电池都有极大的应用前景和应用价值。然而，在之前的报道中，铝离子电池的研究遇到了不少问题，比如正极材料分解、电池电压低、循环性能差、电解液选择困难等，这些都亟待解决。当然，这些文章也介绍了一系列新型的铝离子电池电极材料，比如V₂O₅(Wang,H.et al.Binder-free V2O5cathode forgreener rechargeable aluminum battery[J].ACS applied materials&interfaces,2015)、TiO₂(He,Y.et al.Black mesoporous anatase TiO2nanoleaves:a high capacityand high rate anode for aqueous Al-ion batteries[J].J.Mater.Chem.A,2014)、氟化石墨(Rani,J.et al.Fluorinated Natural Graphite Cathode for Rechargeable IonicLiquid Based Aluminum-Ion Battery[J].Journal of the Electrochemical Society,2013)、普鲁士蓝系列物PBAs(Reed,L.D.et al.A rechargeable aluminum-ion batteryutilizing a copper hexacyanoferrate cathode in an organic electrolyte[J].Chemical communications,2015)等，但这些材料的放电比容量低且循环性能不理想，远不能达到商业化铝离子电池电极材料的要求，因此，开发高比容量、长循环寿命的铝离子电池正极材料显得尤为重要。

迄今为止尚未报道关于铜硒化合物作为正极材料及用这种正极的铝离子电池。

发明内容

本发明的目的是提供一种铜硒化合物为正极的可充放电铝离子电池及其制备方法。

所述铜硒化合物为正极的可充放电铝离子电池设有电池正极、电池负极、含铝离子非水系电解液、在电解液中表现电化学惰性的金属箔片集流体、连接所述正极和负极的隔膜，铜硒化合物包括非化学计量的Cu_2-xSe以及化学计量的CuSe₂、CuSe和Cu₂Se等。