質添加反應容器中，電解質的厚度在2000mm之間。電解裝置組裝完成后，將電解池加熱升溫至170°C。最后，通過調節正極導電桿調劑正極塊體位置，使其浸入電解質中800mm深并浸泡一定時間，至此完成本發明二次鋁離子熔鹽電池。電池的測試結果顯示該電池具有較高的放電比容量，在SOOOmAg—1的電流密度下約為50mAg—I循環100圈之后仍然很穩定，庫倫效率大于98%，表現出優異的循環性能和較高的容量。
[0029]實例8
將碳納米管和硫化鎢(質量比1:1)復合材料的塊體加工為邊長1000mm，厚60mm的方片狀塊體，并在片體的一邊加工出深100mm，直徑50mm的螺紋，并通過螺紋連接一根直徑50mm的不銹鋼棒作為正極復合材料的導電桿。然后在正極復合材料上包裹一層玻璃纖維隔膜，之后砌筑邊長1200mm，深1200mm的立方體電解池作為反應容器。選取純度大于99%的鋁錠，將其加工為邊長1000mm，厚50mm的方片狀，并在片體的一邊加工出深100mm，直徑30mm的螺紋，并通過螺紋連接一根直徑30_的不銹鋼棒作為負極鋁片的導電桿。以摩爾比為1:1.5的NaCl =AlCl3為支持電解質，再添加NaCl和AlCl3總質量的10%的LiAlBr4。組裝電池時，混合均勻的電解質添加反應容器中，電解質的厚度在900?100mm之間。電解裝置組裝完成后，將電解池加熱升溫至150°C。最后，通過調節正極導電桿調劑正極塊體位置，使其浸入電解質中800mm深并浸泡一定時間，至此完成本發明二次鋁離子熔鹽電池。電池的測試結果顯示該電池具有較高的放電比容量，在1500mAg—1的電流密度下約為85mAg—、循環100圈之后仍然很穩定，庫倫效率大于97%，表現出優異的循環性能和較高的容量。
[0030]實例9
將乙炔碳黑和硫化鎢(質量比4:6)復合材料的塊體加工為邊長1000mm，厚60mm的方片狀塊體，并在片體的一邊加工出深100mm，直徑50mm的螺紋，并通過螺紋連接一根直徑50mm的不銹鋼棒作為正極復合材料的導電桿。然后在正極復合材料上包裹一層玻璃纖維隔膜，之后砌筑邊長1200mm，深1200mm的立方體電解池作為反應容器。選取純度大于99%的鋁錠，將其加工為邊長1000mm，厚50mm的方片狀，并在片體的一邊加工出深100mm，直徑30mm的螺紋，并通過螺紋連接一根直徑30_的不銹鋼棒作為負極鋁片的導電桿。以摩爾比為1:1.5的NaCl =AlCl3,為支持電解質，再添加NaCl和AlCl3總質量的5%的NaAlCl4。組裝電池時，混合均勻的電解質添加反應容器中，電解質的厚度在900?100mm之間。電解裝置組裝完成后，將電解池加熱升溫至160°C。最后，通過調節正極導電桿調劑正極塊體位置，使其浸入電解質中800mm深并浸泡一定時間，至此完成本發明二次鋁離子熔鹽電池。電池的測試結果顯示該電池具有較高的放電比容量，在lOOOmAg—1的電流密度下約為9511?-1,循環100圈之后仍然很穩定，庫倫效率大于96%，表現出優異的循環性能和較高的容量。
[0031]實例10
將乙炔碳黑和硫化鈦(質量比2:8)復合材料的塊體加工為邊長1000mm，厚60mm的方片狀塊體，并在片體的一邊加工出深100mm，直徑50mm的螺紋，并通過螺紋連接一根直徑50mm的不銹鋼棒作為正極復合材料的導電桿。然后在正極復合材料上包裹一層玻璃纖維隔膜，之后砌筑邊長1200mm，深1200mm的立方體電解池作為反應容器。選取純度大于99%的鋁錠，將其加工為邊長1000mm，厚50mm的方片狀，并在片體的一邊加工出深100mm，直徑30mm的螺紋，并通過螺紋連接一根直徑30_的不銹鋼棒作為負極鋁片的導電桿。以摩爾比為1:1.5的NaCl =AlCl3為支持電解質。組裝電池時，混合均勻的電解質添加反應容器中，電解質的厚度在100mm之間。電解裝置組裝完成后，將電解池加熱升溫至150°C。最后，通過調節正極導電桿調劑正極塊體位置，使其浸入電解質中800mm深并浸泡一定時間，至此完成本發明二次鋁離子熔鹽電池。電池的測試結果顯示該電池具有較高的放電比容量，在SSOOmAg—1的電流密度下約為〖SmAg—1，循環100圈之后仍然很穩定，庫倫效率大于96%，表現出優異的循環性能和較高的容量。
【主權項】
1.一種低溫無機熔鹽鋁離子超級電容電池，該電容電池包含正極、負極和電解質及電解池裝置，其特征在于，所述正極為碳材料和過渡金屬硫化物的復合物，負極為固態金屬鋁或其固態合金，所述電解質為氯化鋁和堿金屬或者堿土金屬氯化物的混合熔鹽體系。2.根據權利要求1所述的低溫無機熔鹽鋁離子超級電容電池，其特征在于，所述電解質的各組分的比例為:所述三氯化鋁與堿金屬氯化物或堿土金屬氯化物的摩爾濃度比為:I?4:1;所述添加劑的加入量不超過三氯化鋁與堿金屬氯化物或堿土金屬氯化物總質量的20%;所述堿金屬包括LiCl、NaCl、KC1、RbCl或CsCl;所述堿土金屬氯化物包括MgCl2XaCl2或BaCl2;所述添加劑包括 LiAlBr4、NaAlBr4、KAlBr4、LiAlCl4、NaAlCl4 或 KA1C14。3.根據權利要求1所述的低溫無機熔鹽鋁離子超級電容電池，其特征在于，所述正極的各組分的比例為:碳材料的質量百分比為10%?50%，過渡金屬硫化物的質量百分比為50%?90%;所述碳材料包括:石墨、碳紙、碳纖維紙、碳納米管、石墨烯、膨脹石墨或炭黑;所述過渡金屬硫化物包括:硫化鎳，硫化鈦，硫化銅，硫化鐵，硫化鉛，硫化錯，硫化銀，硫化絡，硫化鈷或硫化鉬。4.根據利要求I所述的低溫無機熔鹽鋁離子超級電容電池，其特征在于，所述正極或固態負極形狀為片狀、長方體狀、立方體狀，圓筒狀塊體或其它具有至少一個平面的不規則塊體。5.根據利要求I所述的低溫無機熔鹽鋁離子超級電容電池，其特征在于，所述負極為固態金屬招或固態金屬招與金屬鎵、銅、絡、鐵、鎳、鉛、祕、錫或銀形成的二元或多元合金。6.根據利要求I所述的低溫無機熔鹽鋁離子超級電容電池，其特征在于，所述電容電池的工作溫度為50-300 °C。7.—種制備如權利要求1-6任一項權利要求所述的低溫無機熔鹽鋁離子超級電容電池的方法，其特征在于，具體包括以下步驟: 步驟1.制備正極:將碳材料和過渡金屬硫化物按照設計比例混合均勻用隔膜材料包裹后與正極耐高溫導電桿采用螺紋、夾具、鉤掛、鑲嵌或耐高溫金屬絲捆綁的方式連接作為正極，備用； 步驟2.制備負極:將固態鋁或鋁合金采用螺紋、夾具、鉤掛、鑲嵌或耐高溫金屬絲捆綁的方式與負極導電桿連接作為負極； 步驟3.配制熔鹽電解質體系:將三氯化鋁與堿金屬氯化物或堿土金屬氯化物按照摩爾濃度比為:I?4:1分別稱取，混合均勻，再加入一定量的添加劑，得到熔鹽電解質體系，其中，添加劑的加入量不超過三氯化鋁與堿金屬氯化物或堿土金屬氯化物總質量的20%; 步驟4.組裝:將步驟3制備得到的熔鹽電解質體系添加到反應容器中，鋪設的厚度為100-5000mm，然后安裝步驟I制備得到正極和步驟2制備得到負極，隨后加熱至50-300°C，最后，通過調節正極導電桿調劑正極塊體位置，使其浸入電解質中浸泡一定時間，即得到無機熔鹽鋁離子二次超級電容電池。8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述負極耐高溫導電桿為不銹鋼、鉬、鈦、鎳等包括但不僅限于它們的金屬或合金制成。9.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，所述三氯化鋁、堿金屬氯化物或堿土金屬氯化物在無氧無水環境中磨成粒徑為0.001-50mm顆粒。10.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述熔鹽電解質體系質的鋪設厚度 。目0002-002/?Kc/C f ^ 「I 七 V 08Ζ?:990? Zo
【專利摘要】本發明屬于電池技術領域，用于風能、太陽能、潮汐能等可再生清潔能源的能量儲存與轉換利用，尤其涉及一種低溫無機熔鹽鋁離子超級電容電池及其制備方法及其制備方法，該鋁離子熔鹽電池包含正極、負極、電解質，其中正極活性物質為碳材料和過渡金屬硫化物的復合物，負極為金屬鋁或其合金，電解質為氯化鋁和堿金屬或者堿土金屬氯化物的混合熔鹽體系以及一些溴鋁酸鹽和氯鋁酸鹽添加劑。本發明所提出的二次鋁離子熔鹽電池具有可快速充放電、容量高、效率高、循環穩定性好以及充放電特性優異，且電極材料來源廣泛、制備容易、成本低、綠色環保且價格低廉。
【IPC分類】H01G11/30, H01G11/56, H01G11/84, H01G11/32
【公開號】CN105632780
【申請號】CN201610007015
【發明人】焦樹強, 宋陽, 王俊香, 李海濱
【申請人】北京金呂能源科技有限公司, 甘肅鑫呂能源材料有限公司, 北京科技大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年1月5日