一种低温液态金属电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低温液态金属电池及其制备方法，该电池包括壳体以及密封在所述壳体内的正极、负极和电解质，其种，所述负极包括金属锂；所述电解质包括两种及以上金属卤化物盐，所述金属卤化物盐包括锂的卤化物，还包括铷的卤化物和/或铯的卤化物，所述电解质的熔点不超过300℃。通过在液态金属电池的电解质中引入铷离子、铯离子，在不牺牲电解质稳定性的前提下，大幅度降低了电解质的熔点。大幅度降低了电解质的熔点。大幅度降低了电解质的熔点。

【技术实现步骤摘要】
一种低温液态金属电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于储能电池
，更具体地，涉及一种低温液态金属电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]液态金属电池由三层互不相溶的液体构成，理论上具有超长的服役寿命，非常适用于电网级大规模静态储能。但是，为了同时满足电极和电解质的熔点，液态金属电池需要在高温下运行。例如，目前有竞争力的液态金属电池体系如Li||Sb
‑
Pb、Li||Sb
‑
Sn、Li||Bi、Li||Sb、Ca
‑
Mg||Bi等工作温度为480℃～550℃，较高的工作的温度为电池密封、防腐蚀造成了巨大挑战，并且增加了大量额外的保温功耗。因此，开发一种既继承液态金属电池的核心优势(电极形变自愈合、电解质与活性电极不发生副反应)，同时又具有较低工作温度的液态金属电池具有重要的理论和实际意义。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种低温液态金属电池及其制备方法，其目的在于降低液态金属电池的工作温度。
[0004]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种低温液态金属电池，包括壳体以及密封在所述壳体内的正极、负极和电解质，
[0005]所述负极包括金属锂；
[0006]所述电解质包括两种及以上金属卤化物盐，所述金属卤化物盐包括锂的卤化物，还包括铷的卤化物和/或铯的卤化物，所述电解质的熔点不超过300℃。
[0007]在其中一个实施例中，所述电解质为以下的任一种组合：
[0008]LiBr
20
‑
60
‑
RbBr
80
‑
40
；
[0009]LiBr
20
‑
60
‑
CsCl
80
‑
40
；
[0010]LiBr
40
‑
80
‑
CsBr
60
‑
20
；
[0011]LiI
45
‑
85
‑
CsI
55
‑
15
；
[0012]LiCl
20
‑
80
‑
KCl0‑
30
‑
CsCl0‑
40
；
[0013]LiCl
40
‑
80
‑
KCl
10
‑
30
‑
RbCl0‑
20
‑
CsCl0‑
40
；
[0014]LiBr
40
‑
80
‑
KBr
10
‑
30
‑
CsBr0‑
40
；
[0015]LiI
40
‑
80
‑
KI0‑
30
‑
CsI0‑
40
；
[0016]LiBr5‑
20
‑
LiI
40
‑
80
‑
KI
10
‑
30
‑
CsI
10
‑
40
；
[0017]LiCl1‑
10
‑
LiBr0‑
20
‑
LiI
30
‑
70
‑
KI0‑
30
‑
CsI0‑
40
；
[0018]其中，电解质中各组分的摩尔百分比相加等于100％。
[0019]在其中一个实施例中，所述正极为由锑、铋、锡、铅中的两种金属的合金。
[0020]在其中一个实施例中，所述正极为以下任一种：
[0021]Bi
10
‑
90
‑
Sn
90
‑
10
合金；
[0022]Bi
10
‑
90
‑
Pb
90
‑
10
合金；
[0023]Sn
10
‑
90
‑
Pb
90
‑
10
合金；
[0024]Sb5‑
50
‑
Pb
95
‑
50
合金；
[0025]其中，每种正极合金中各组分的摩尔百分比相加等于100％。
[0026]在其中一个实施例中，还包括负极集流体，所述负极集流体为泡沫铁镍或泡沫碳。
[0027]按照本专利技术的另一方面，提供了一种低温液态金属电池的制备方法，包括：
[0028]在惰性气体保护下，将正极材料置于坩埚中，加热熔化后自然冷却，形成正极，将坩埚置于相匹配的不锈钢壳体中；
[0029]在惰性气体保护下，将电解质材料加热熔化并倒入所述坩埚中，形成电解质；所述电解质包括两种及以上金属卤化物盐，所述金属卤化物盐包括锂的卤化物，还包括铷的卤化物和/或铯的卤化物，所述电解质的熔点不超过300℃；
[0030]在惰性气体保护下，用负极集流体吸取液态金属锂，并将吸附有金属锂的负极集流体及顶盖组装至壳体上，随后自然冷却；
[0031]将壳体与顶盖进行焊接，得到组装好的低温液态金属电池。
[0032]在其中一个实施例中，所述正极为由锑、铋、锡、铅中的两种金属形成的合金；
[0033]将正极材料置于坩埚中加热熔化，包括：
[0034]将组成合金的每一种金属置于坩埚中，加热使每一种金属熔化成合金。
[0035]在其中一个实施例中，所述合金为以下任一种：
[0036]Bi
10
‑
90
‑
Sn
90
‑
10
合金；
[0037]Bi
10
‑
90
‑
Pb
90
‑
10
合金；
[0038]Sn
10
‑
90
‑
Pb
90
‑
10
合金；
[0039]Sb5‑
50
‑
Pb
95
‑
50
合金；
[0040]其中，每种合金中各组分的摩尔百分比相加等于100％。
[0041]在其中一个实施例中，所述电解质为以下的任一种组合：
[0042]LiBr
20
‑
60
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温液态金属电池，包括壳体以及密封在所述壳体内的正极、负极和电解质，其特征在于，所述负极包括金属锂；所述电解质包括两种及以上金属卤化物盐，所述金属卤化物盐包括锂的卤化物，还包括铷的卤化物和/或铯的卤化物，所述电解质的熔点不超过300℃。2.如权利要求1所述的低温液态金属电池，其特征在于，所述电解质为以下的任一种组合：LiBr
20
‑
60
‑
RbBr
80
‑
40
；LiBr
20
‑
60
‑
CsCl
80
‑
40
；LiBr
40
‑
80
‑
CsBr
60
‑
20
；LiI
45
‑
85
‑
CsI
55
‑
15
；LiCl
20
‑
80
‑
KCl0‑
30
‑
CsCl0‑
40
；LiCl
40
‑
80
‑
KCl
10
‑
30
‑
RbCl0‑
20
‑
CsCl0‑
40
；LiBr
40
‑
80
‑
KBr
10
‑
30
‑
CsBr0‑
40
；LiI
40
‑
80
‑
KI0‑
30
‑
CsI0‑
40
；LiBr5‑
20
‑
LiI
40
‑
80
‑
KI
10
‑
30
‑
CsI
10
‑
40
；LiCl1‑
10
‑
LiBr0‑
20
‑
LiI
30
‑
70
‑
KI0‑
30
‑
CsI0‑
40
；其中，电解质中各组分的摩尔百分比相加等于100％。3.如权利要求1所述的低温液态金属电池，其特征在于，所述正极为由锑、铋、锡、铅中的两种金属的合金。4.如权利要求3所述的低温液态金属电池，其特征在于，所述正极为以下任一种：Bi
10
‑
90
‑
Sn
90
‑
10
合金；Bi
10
‑
90
‑
Pb
90
‑
10
合金；Sn
10
‑
90
‑
Pb
90
‑
10
合金；Sb5‑
50
‑
Pb
95
‑
50
合金；其中，每种正极合金中各组分的摩尔百分比相加等于100％。5.如权利要求1所述的低温液态金属电池，其特征在于，还包括负极集流体，所述负极集流体为泡沫铁镍或泡沫碳。6.一种低温液态金属电池的制备方法，其特征在于，包括：在惰性气体保护下，将正极材料置于坩埚中，加热熔化后自然冷却，形成正极，将坩埚置于相匹配的不锈钢壳体中；在惰性气体保护下，将电解质材料加热熔化并倒入所述坩埚中，形...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋凯，周先波，周浩，闫帅，王康丽，李浩秒，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：