本技术公开了新型、高能的二次铝电池及制法。旨在提供用纳米材料包覆正极活性材料的制法，用纳米材料包覆正负极活性材料，使正负极活性材料纳米化，性能明显改善，材料组成简单，成本低，工艺简单，合成路径绿色环保，有较高的容量和较好循环性能及市场前景的高能二次铝电池及制法。该二次铝电池由以纳米材料表面包覆改性的正负极活性材料制成的正负极或单包覆其中的任一电极、离子液体电解质和隔膜组成。包覆材料为半金属、氧化物、盐类或导电聚合物。本技术首次将纳米材料用于二次铝电池，有更高的开路电压和可逆容量，更好的循环性。
技术要求
1.纳米导电聚合物表面包覆硫的正极活性材料的制备方法：上述导电聚合物选自：
聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚乙炔以及其衍生物中的一种，其特征在于：该方法有以下 步骤：将质量为1-100g的单质硫，装入200-300ml的三口烧瓶中，再加入体积为10-100ml 的盐酸，超声波震荡0.5-1.5h后，按照过硫酸胺(NH4)2S2O8与苯胺或噻吩或吡咯或乙 炔以及其衍生物中的一种，摩尔比为1∶0.5-5，加入溶有苯胺或噻吩或吡咯或乙炔以及 其衍生物中的一种单体的盐酸水溶液，磁力搅拌，在氮气保护下用滴液漏斗滴加过硫酸 胺(NH4)2S2O8溶液作为氧化剂，控制滴加速度，使溶液在0.1-5小时内滴加完成，使反 应进行5-7h后停止搅拌，在整个过程中，反应在室温下进行，所述室温是指16-35℃， 反应结束，将产物进行离心分离，并在超声波作用下用去离子水洗涤产物，直到洗液无 色，最终产物在70-90℃下真空干燥20-28h后即得到纳米导电聚合物包覆硫的正极活性 材料。
2.如权利要求1所述的纳米导电聚合物表面包覆硫的正极活性材料的制备方法：
其特征在于：上述纳米导电聚合物为纳米聚苯胺，该方法有以下步骤：将质量为1-100g 的单质硫，装入200-300ml的三口烧瓶中，再加入体积为10-100ml的盐酸，超声波震荡
0.5-1.5h后，按照过硫酸胺(NH4)2S2O8与苯胺摩尔比为1∶0.5-5，加入溶有苯胺单体
的盐酸水溶液，磁力搅拌，在氮气保护下用滴液漏斗滴加过硫酸胺(NH4)2S2O8溶液作为 氧化剂，控制滴加速度，使溶液在0.1-5小时内滴加完成，使反应进行5-7h后停止搅 拌，在整个过程中，反应在室温下进行，所述室温是指16-35℃，反应结束，将产物进 行离心分离，并在超声波作用下用去离子水洗涤产物，直到洗液无色，最终产物在70-90 ℃下真空干燥20-28h后即得到纳米聚苯胺表面包覆硫的正极活性材料。
3.如权利要求2所述的纳米导电聚合物表面包覆硫的正极活性材料的制备方法，
其特征在于：上述纳米导电聚合物为纳米聚苯胺，该方法有以下步骤：将质量为10-30g 的单质硫，装入200-300ml的三口烧瓶中，再加入体积为20-80ml的盐酸，超声波震荡
1h后，按照过硫酸胺与苯胺摩尔比为1∶1-3，加入溶有苯胺单体的盐酸水溶液，控制
滴加速度，使溶液在0.5-1.5小时内滴加完成，使反应进行6h后停止搅拌，最终产物 在80℃下真空干燥24h后即得到纳米聚苯胺表面包覆硫的正极活性材料。
4.如权利要求2所述的纳米导电聚合物表面包覆硫的正极活性材料的制备方法，
其特征在于：上述纳米导电聚合物为纳米聚苯胺，该方法有以下步骤：将质量为3-5g 的单质硫，装入250ml的三口烧瓶中，再加入体积为30-50ml的盐酸，超声波震荡1h后， 按照过硫酸胺(NH4)2S2O8与苯胺摩尔比为1∶1，加入溶有苯胺单体的盐酸水溶液，控 制滴加速度，使溶液在1小时内滴加完成，使反应进行6h后停止搅拌，最终产物在80 ℃下真空干燥24h后即得到纳米聚苯胺表面包覆硫的正极活性材料。
5.二次铝电池，由正极、负极及电解质、隔膜构成，其特征在于：它是由以纳米
表面包覆改性单质硫或C-S复合材料中的任一种为正极活性材料的正极，以纳米表面包 覆改性铝及铝合金或Al或Al-Zn中的任一种为负极活性材料的负极，有机或无机电解 质溶液或聚合物电解质或固体电解质中的任一种为电解质，隔膜，集流体，电池壳及引 线组成；应当指出的是：上述正极包覆材料选自以下各类材料中的1种或多种的混合物：
1)半金属：碳材料：选自各种硬碳材料、软碳材料、石墨、石墨化材料及改性石墨类
材料中的任一种或多种；2)氧化物或复合氧化物：选自MgO、Al2O3、SiO2、SnO、
TiO2、
SnO2、V2O5、VO2、MnO2、Fe2O3、Fe3O4中的任一种或多种；3)盐类材料：选自AlPO4、Mg3(PO4)2
中的任一种；4)导电聚合物：选自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯聚乙炔以及其衍生物中的 任一种或多种；上述负极包覆材料选自以下各类材料中的1种或多种的混合物：1)半 金属：碳材料，选自各种硬碳材料、软碳材料、石墨、石墨化材料及改性石墨类材料中 的任一种或多种；2)导电聚合物：选自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯聚乙炔以及其衍生物 中的任一种或多种，该二次铝电池被做成单层扣式、多层卷绕圆柱形、多层折叠方形 多种形式与规格中的任一种。
6.如权利要求5所述的二次铝电池，由正极、负极及电解质、隔膜构成，其特征
在于：上述纳米表面包覆改性单质硫的正极活性材料为纳米聚苯胺表面包覆硫的正极活 性材料，上述纳米表面包覆改性铝及铝合金的负极活性材料为纳米碳表面包覆铝粉及铝 合金粉的负极活性材料，该二次铝电池是由以纳米聚苯胺表面包覆硫的正极活性材料的 正极，以纳米碳表面包覆铝粉及铝合金粉的负极活性材料的负极，有机或无机电解质溶 液或聚合物电解质或固体电解质中的任一种为电解质，隔膜，集流体，电池壳及引线组 成。
7.二次铝电池的制备方法，其特征在于：该方法有以下步骤：
1)纳米导电聚合物表面包覆硫的正极活性材料浆料的制备或碳硫复合材料为正极
活性材料浆料的制备：将质量为1-100g的单质硫，装入200-300ml的三口烧瓶中，再加 入体积为10-100ml的盐酸，超声波震荡0.5-1.5h后，按照过硫酸胺(NH4)2S2O8与苯胺 或噻吩或吡咯或乙炔以及其衍生物中的一种摩尔比为1∶0.5-5，加入溶有苯胺或噻吩或 吡咯或乙炔以及其衍生物中的一种单体的盐酸水溶液，磁力搅拌，在氮气保护下用滴液 漏斗滴加过硫酸胺(NH4)2S2O8溶液作为氧化剂，控制滴加速度，使溶液在0.1-5小时内 滴加完成，使反应进行5-7h后停止搅拌，在整个过程中，反应在室温下进行，所述室 温是指16-35℃，反应结束，将产物进行离心分离，并在超声波作用下用去离子水洗涤 产物，直到洗液无色，最终产物在70-90℃下真空干燥20-28h后即得到纳米导电聚合物 包覆硫的正极材料，或以质量比为1∶3的碳硫复合材料为正极材料，分别均加入导电 剂：超级导电碳黑(SUPER-P)、导电炭黑、乙炔黑和石墨粉中的1种或多种和粘结剂： 聚偏氟乙烯(PVDF)、聚环氧乙烯(PEO)、聚四氟乙烯(PTFE)、羧甲基纤维素钠(CMC)、乙 丙橡胶中的一种或多种，比例为6-8∶1-3∶0.5-1.5，制成正极活性材料浆料；
2)将上述制成的纳米导电聚合物表面包覆硫的正极活性材料浆料或碳硫复合材料
的正极活性材料浆料中的任一种涂在0.5-0.7mm厚的集流体：泡沫镍、不锈钢网、碳纤 维布、铜网、铜箔、铝箔中的任1种基体上，烘干碾压至0.2-0.4mm裁成30-50mm宽×
140-160mm长的正极片，和0.1-0.2mm厚的玻璃纤维非织隔膜以及用纳米C表面包覆的
铝粉及铝合金粉或Al或Al-Zn中的任一种作为负极活性材料制备的负极片卷绕成电蕊 装入镀镍钢壳，再加入有机电解质，封口制成圆柱二次铝电池或AA型圆柱二次铝电池； 上述纳米C表面包覆改性铝及铝合金材料的负极材料的制备方法为：将铝或铝合金与 研磨过筛后的聚环氧乙烯(PEO)粉末按质量比1∶1-10，放入球磨机中研磨混合，使铝 或铝合金与包覆前躯体PEO混合均匀，将混合物置于管式电阻炉内，在氩气保护的条件 下，在50-400℃条件下加热分解复合0.5-10h，在加热过程中，PEO完全分解为纳米孔 径的碳，从而包覆在与其均匀混合的铝或铝合金的表面，铝或铝合金填充于碳的纳米孔 径中，自然冷却，即可得纳米碳表面包覆的铝粉及铝合金粉的负极材料；上述负极片制 备方法为：将纯度为99.5％的铝片裁成35-45mm宽×150-170mm长×0.1mm厚的尺寸，作 为负极片；或者将铝粉及其合金作为负极活性物质，3-5g的活性物质干粉涂抹于集流体 上，碾压至0.2-0.4mm裁成35-45mm宽×150-170mm长的极片作为负极片；溶剂选自水、 乙醇、乙腈、N-甲基吡咯烷酮中的任1种；电解液选自含铝盐的有机电解液或含铝离子 的离子液体中的任1种。
8.如权利要求7所述的二次铝电池的制备方法，其特征在于：该方法有以下步骤：
纳米包覆的正极材料及其二次铝电池的设备制作方法与制作流程
