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铝离子电池作为新一代具有发展潜力的可再充二次电池,是目前人们研究的热点。铝原子在参与氧化还原反应时有三个电子的转移,使得铝离子电池具有很高的理论容量;其以室温离子液体为电解液,不易燃,因此具有较高的安全性;此外,铝资源较锂资源含量丰富,制备简单、成本低廉。开发具有高能量密度的适用于铝离子电池的正极材料是目前的研究重点,目前,碳类材料、过渡金属化合物和导电聚合物材料是人们比较关注的几类材料。本文首先制备了一种导电聚合物聚噻吩,将其与石墨球磨复合得到了聚噻吩/石墨复合材料。并研究了该复合材料作为铝离子电池正极材料的电化学性能和电极反应机理,以及石墨的含量对复合材料的电化学性能的影响。实验结果表明,与石墨复合可以提高电极的容量,聚噻吩与石墨的质量比为1:1为时,聚噻吩/石墨复合正极放电容量最大,在电流密度为500 mA g-1下可以提供150 mA h g-1的放电容量。此外,在2 A g-1和5 A g-1的高电流密度下,循环500周后仍能提供85.7 mA h-1和75.5 mA h g-1的放电容量为,复合材料展现出良好的循环稳定性。然后通过水热法制备了Bi2S3纳米棒和Bi2S3/MoS2纳米棒复合材料,并测试了其电化学性能。结果表明:单根纳米棒的聚集现象和MoS2的生长对纳米棒的径向成长有明显的抑制作用;Bi2S3纳米棒具有非常高的首周放电比容量为251 mAhg-1,Bi2S3/MoS2纳米棒循环稳定性高,100周后放电比容量为132.9mA h g-1,库仑效率为93.7%。Bi2S3具有典型的层状结构,其充放电机理与传统的离子嵌入脱出是一致的。充电时,AlCl4-离子嵌入Bi2S3中间隙位置,放电时,离子脱出。与MoS2复合之后,Bi2S3/MoS2界面结构的形成和MoS2的包覆抑制了充电过程中Bi2S3纳米棒的体积膨胀,外层超薄的MoS2纳米片在长时间的循环过程中保持了Bi2S3纳米棒的稳定性。这使得Bi2S3/MoS2纳米棒比Bi2S3纳米棒具有更好的循环稳定性。最后,以高纯Ni箔为正极、以高纯Al箔为负极、以玻璃纤维滤纸为隔膜、以AlCl3/[EMIm]Cl离子液体为电解液组装成新型的Al-Ni电池。在AlCl3与[EMIm]Cl摩尔比低于1.1:1的弱Lewis酸性电解液下实现了电池的可逆反应。我们研究了摩尔比分别为1.09、1.07和1.05的电解液的电化学性能,并讨论了电池的充放电机理和失效过程。得出结论如下:Al-Ni电池的放电容量随电解液中AlCl3与[EMIm]Cl摩尔比的增大而增大,而库仑效率随摩尔比的增大而减小;Al-Ni电池的充放电过程可分为三个阶段,在放电过程中,在正极Ni箔上产生一系列的镍-铝金属间化合物AlxNiy;电池的副反应产物主要是Ni(Cl04)2和AlC13012,还可能有NiO、Ni203和NiCl2等。部分副反应产物进入电解液并吸附在隔膜上,阻碍离子迁移,增加电池内阻。剩余的副反应产物沉积在Ni箔上,随着循环圈数增加沉积物积聚成片,逐渐隔离了 Ni箔与电解液的接触,使电极反应无法继续进行,电池失效。