一种自支撑铝离子电池正极材料及其制备方法、铝空气电池.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113140721A(43)申请公布日2021.07.20(21)申请号202110427263.0(22)申请日2021.04.21(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人彭生杰黄澳明李林林(74)专利代理机构郑州华隆知识产权代理事务所(普通合伙)41144代理人徐小磊(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M4/583(2010.01)H01M10/054(2010.01)权利要求书1页说明书8页附图4页(54)发明名称一种自支撑铝离子电池正极材料及其制备方法、铝空气电池(57)摘要本发明属于电池技术领域，具体涉及一种自支撑铝离子电池正极材料及其制备方法、铝空气电池、碱金属离子电池。本发明的自支撑铝离子电池正极材料的制备方法包括如下步骤：1）将聚乙烯吡咯烷酮与铁氰化钾在盐酸中混合均匀，然后在50‑100℃老化1‑48h，固液分离，得到Fe‑MOF材料；2）将步骤1）制得的Fe‑MOF材料与聚乙烯吡咯烷酮在盐酸中混合均匀，然后在120‑200℃下刻蚀1‑12h，冷却，固液分离，得到卵黄‑壳结构的Fe‑MOF球；3）将步骤2）制得的Fe‑MOF球与多巴胺在tris缓冲液中混合均匀，然后固液分离，干燥，得到Fe‑MOF@DPA，然后将Fe‑MOF@DPA与硫粉混合均匀，在400‑900℃下保温0.5‑8h，冷却，得FeS2@C材料；4）将步骤3）制得的FeS2@C材料与碳纳米管在水中分散均匀，然后抽滤，滤饼干燥即得。本发明的自支撑铝离子电池正极材料综合性能好，CN113140721A为高性能全气候柔性的铝离子电池奠定了基础。CN113140721A权利要求书1/1页1.一种自支撑铝离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将聚乙烯吡咯烷酮与铁氰化钾在盐酸中混合均匀，然后在50‑100℃老化1‑48h，固液分离，得到Fe‑MOF材料；2)将步骤1)制得的Fe‑MOF材料与聚乙烯吡咯烷酮在盐酸中混合均匀，然后在120‑200℃下刻蚀1‑12h，冷却，固液分离，得到卵黄‑壳结构的Fe‑MOF球；3)将步骤2)制得的Fe‑MOF球与多巴胺在tris盐酸缓冲液中混合均匀，然后固液分离，干燥，得到Fe‑MOF@DPA，然后将Fe‑MOF@DPA与硫粉混合均匀，在惰性气氛下于400‑900℃下保温0.5‑8h，冷却，得FeS2@C材料；4)将步骤3)制得的FeS2@C材料与碳纳米管在水中分散均匀，然后抽滤，滤饼干燥即得。2.根据权利要求1所述的自支撑铝离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中聚乙烯吡咯烷酮与铁氰化钾的质量比为1：(0.01‑0.1)。3.根据权利要求1所述的自支撑铝离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中盐酸的浓度为0.001‑1mol/L。4.根据权利要求1所述的自支撑铝离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中Fe‑MOF材料与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(0.05～2)：1。5.根据权利要求1所述的自支撑铝离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中Fe‑MOF球与多巴胺的质量比为1：(0.01～2)。6.根据权利要求1所述的自支撑铝离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中Fe‑MOF@DPA与硫粉的质量比为1：(2～10)。7.根据权利要求1所述的自支撑铝离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中FeS2@C材料与碳纳米管的质量比为1：(0.2～2)。8.一种如权利要求1所述的制备方法制得的自支撑铝离子电池正极材料。9.一种铝离子电池，包括正极、负极、电解液、隔膜，其特征在于，所述正极为如权利要求8所述的自支撑铝离子电池正极材料。2CN113140721A说明书1/8页一种自支撑铝离子电池正极材料及其制备方法、铝空气电池技术领域[0001]本发明属于电池技术领域，具体涉及一种自支撑铝离子电池正极材料及其制备方法、铝空气电池、碱金属离子电池。背景技术[0002]锂离子电池由于能量密度高、使用寿命长等被广泛用于各种便携式电子产品及电动车领域。但由于锂资源日益短缺，其储能系统的成本居高不下，逐渐会被新的电池或其他储能装置取代。铝为地壳中第三丰富的元素，且用作铝离子电池（AIB）时，氧化还原过程可转移三个电子，因此可提供较高的理论体积比容量（8046mAh/cm3），这使得铝离子电池有望成为下一代二次电池。[0003]目前，铝离子电池在应用中仍面临着几个关键问题，包括体积/能量密度低、电极材料分解和稳定性差等。此外，铝离子电池用的离子液体（IL）电解液具有宽的工作温度范围（如从‑50