【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热电池，具体涉及一种低温、高电压全固态热电池及其应用。
技术介绍
1、热电池是以熔盐电解质熔化后而激活的一次储备电池，热电池在工作时，其内部温度要维持在450～550℃。然而，熔盐电解质在熔化时，具有很强的流动性，因此一般会在熔盐电解质添加一些物质来抑制其熔化后的流动，比如mgo、tin和陶瓷纸等，但其抑制能力有限，一旦遇到强烈的冲击、振动、旋转等苛刻条件，这些电解质仍会流动，造成电池失效。
2、此外，相对于熔盐电解质，一些固态电解质的电化学窗口很宽(大于4v)，因此可以匹配高电位正极材料，例如氟化物正极，可使热电池具有更高的比容量。目前，关于有些用全固态电解质替代熔盐电解质作为热电池的相关工作。文献solid state ionics 326(2018)131-135，公开了以氧化物li7la3zr2o12粉末作为热电池的电解质，相对于熔盐电解质licl-libr-lif，使用li7la3zr2o12电解质的热电池体系在放电过程中不存在电解质的溢流，同时放电时间更长。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种低温、高电压全固态热电池及其应用，本专利技术解决了目前传统热电池中熔盐电解质无法兼容高电位正极材料，以及熔盐电解质溢流导致电池失效，以及目前态热电池工作温度过高的问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种低温、高电压全固态热电池，其由正极片、主体电解质层、客体电解质层和负极片依次组装而成；客体电解质层为libh4电解
3、优选地，正极片包括：正极活性物质、电导率≥10-3s·cm-1的固体电解质和导电剂组成，正极活性物质：电导率≥10-3s·cm-1的固体电解质：导电剂的质量比为(60～80)：(15～30)：(1～10)。
4、优选地，正极活性物质中高电位正极活性物质为mno2、moo3、v2o5、nicl2、fef2、fef3、cuf2、cof3中任意一种或两者以上。
5、优选地，导电剂为导电炭黑、乙炔黑、cnts、ag粉、fe粉、ni粉中任意一种或两者以上。
6、优选地，主体电解质层和客体电解质层制备步骤如下：
7、将主体电解质和libh4粉末按照质量比(90～99):(1～10)称取，将其主体电解质和libh4粉末依次平铺在磨具内，然后压制成片，制备得到主体电解质层和客体电解质层；或
8、将主体电解质压制成片，把libh4-thf溶液均匀涂抹在主体电解质片上，然后60～100℃加热电解质片，去除多余的溶剂thf，制备得到主体电解质层和客体电解质层。
9、优选地，主体电解质为li7la3zr2o12、li3incl6、li2zrcl6中任意一种。
10、优选地，libh4-thf溶液浓度为1～10mol·l-1。
11、优选地，负极片为金属li、lib合金、lial合金、lisi合金中任意一种。
12、主体电解质和libh4粉末按照质量比10:1称取，将其主体电解质和libh4粉末依次平铺在磨具内，然后压制成片，制备得到主体电解质层和客体电解质层。
13、本专利技术的另一技术方案如下：一种低温、高电压全固态热电池在低温环境下作为热电池的应用。
14、优选地，低温环境是130～300℃。
15、电导率≥10-3s·cm-1的固体电解质为li7la3zr2o12、li3incl6、li2zrcl6中任意一种。
16、本专利技术的有益效果是：本专利技术的低温、高电压固态热电池是由主体电解质层和客体电解质层组成的双层复合固态电解质结构，其中，主体电解质层的离子电导率较高且能匹配高电位正极，客体电解质层室温离子电导率极低而在升到某一温度下离子电导率可以瞬时增大，且其还原电位很低与锂金属负极稳定。因此，通过这种双层电解质结构，室温下室温离子电导率低，抑制了全固态热电池的自放电，提升贮备寿命；在升到工作温度下离子电导率可以瞬时增大，使热电池可以正常放电。在匹配高电位正极材料，可以得到高电压、高比能的全固态热电池。
17、本专利技术的低温、高电压全固态热电池，在室温具有较低的漏电流、具有很好的贮备性能；并且在130～300℃低温度时，10ma·cm-2电流密度下，具有3.4v超高电压放电平台，而且放电过程不会产生电解质溢流。不仅提升热电池安全性，而且丰富热电池种类和扩展其应用场景。
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1.一种低温、高电压全固态热电池，其特征在于，其由正极片(1)、主体电解质层(2)、客体电解质层(3)和负极片(4)依次组装而成；所述客体电解质层(3)为LiBH4电解质。
2.根据权利要求1所述的低温、高电压全固态热电池，其特征在于，所述正极片(1)包括：正极活性物质、电导率≥10-3S·cm-1的固体电解质和导电剂组成，所述正极活性物质：电导率≥10-3S·cm-1的固体电解质：导电剂的质量比为(60～80)：(15～30)：(1～10)。
3.根据权利要求2所述的低温、高电压全固态热电池，其特征在于，所述正极活性物质中高电位正极活性物质为MnO2、MoO3、V2O5、NiCl2、FeF2、FeF3、CuF2、CoF3中任意一种或两者以上。
4.根据权利要求2所述的低温、高电压全固态热电池，其特征在于，所述导电剂为导电炭黑、乙炔黑、CNTs、Ag粉、Fe粉、Ni粉中任意一种或两者以上。
5.根据权利要求1所述的低温、高电压全固态热电池，其特征在于，所述主体电解质层(2)和客体电解质层(3)制备步骤如下：
6.根据权利
7.根据权利要求5所述的低温、高电压全固态热电池，其特征在于，所述LiBH4-THF溶液浓度为1～10mol·L-1。
8.根据权利要求1所述的低温、高电压全固态热电池，其特征在于，所述负极片(4)为金属Li、LiB合金、LiAl合金、LiSi合金中任意一种。
9.一种根据权利要求1～8任一所述的低温、高电压全固态热电池在低温环境下作为热电池的应用。
10.根据权利要求9所述的低温、高电压全固态热电池在低温环境下作为热电池的应用，所述低温环境是130～300℃。
...【技术特征摘要】
1.一种低温、高电压全固态热电池，其特征在于，其由正极片(1)、主体电解质层(2)、客体电解质层(3)和负极片(4)依次组装而成；所述客体电解质层(3)为libh4电解质。
2.根据权利要求1所述的低温、高电压全固态热电池，其特征在于，所述正极片(1)包括：正极活性物质、电导率≥10-3s·cm-1的固体电解质和导电剂组成，所述正极活性物质：电导率≥10-3s·cm-1的固体电解质：导电剂的质量比为(60～80)：(15～30)：(1～10)。
3.根据权利要求2所述的低温、高电压全固态热电池，其特征在于，所述正极活性物质中高电位正极活性物质为mno2、moo3、v2o5、nicl2、fef2、fef3、cuf2、cof3中任意一种或两者以上。
4.根据权利要求2所述的低温、高电压全固态热电池，其特征在于，所述导电剂为导电炭黑、乙炔黑、cnts、ag粉、fe粉、ni粉中任意一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：张小强，崔艳华，李红亮，赵宇，崔益秀，曹勇，邱进旭，陈勇，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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