【技术实现步骤摘要】
本专利技术专利涉及化学储能领域的一种熔融锂金属电池负极结构。
技术介绍
1、近年来研发的熔融锂金属电池由于具有高安全性、高能量密度和低成本等特点而有望应用于大规模电网储能、备用电源和大型电动车动力电池等领域。
2、cn202210022945.8公开一种基于石榴石固态电解质高温熔融锂碘电池，包括石榴石固态电解质、正极材料和负极材料，采用u型石榴石陶瓷电解质管作为固态电解质，u型管内部装填共熔碘化物作为正极，u型管外侧与不锈钢外壳之间装填锂金属作为负极，由石墨棒作为集流体。
3、cn201710244878.3公开一种用于液态金属电池的双层负极集流体，其包括电极杆、浸满锂的泡沫合金a和未浸过锂的泡沫合金b，所述泡沫合金a和泡沫合金b从上至下依次同轴套设在电极杆的底部，通过设置在泡沫合金a上部的螺母和泡沫合金b底部凹槽内的螺母，将泡沫合金a和泡沫合金b固定在电极杆的底部，所述螺母、泡沫合金a和泡沫合金b之间均紧密贴合。
4、专利技术人已知的的熔融锂金属电池中负极集流体的主要结构由紧贴锂离子电解质陶瓷管内壁的不锈钢网负极集流体和浸润在陶瓷电解质管内壁和不锈钢网之间的熔盐界面层组成。
5、采用这种负极结构的缺点在于，电池长时间运行时，熔盐界面层容易流失，导致负极集流体和陶瓷电解质之间的锂离子传导不畅，界面电阻增大，且没有熔盐界面层阻隔时，金属锂直接接触陶瓷电解质，会腐蚀陶瓷电解质，影响电池循环寿命。
技术实现思路
1、本专利技术目的是为了克服
2、本专利技术人在其已知的技术基础上进行优化，将吸附负极熔盐的多孔吸附层置于陶瓷电解质和集流体之间，抑制熔盐流失，在陶瓷电解质和集流体之间构筑起持久稳定的熔盐界面层。
3、实现上述目的的一种技术方案是：一种熔融锂金属电池的负极结构，包括负极极柱的材料，负极集流体的材料与结构，负极多孔吸附层材料与结构，以及负极熔盐材料，所述负极多孔吸附层吸附所述负极熔盐材料，置于负极集流体和陶瓷电解质管内壁之间，并与二者紧密接触。
4、进一步的，所述负极多孔吸附层吸附的负极熔盐的质量为负极多孔吸附层质量的0.1-100倍，优选1-50倍，或者2-20倍，所述负极集流体与所述负极极柱进行连接。
5、进一步的，所述负极极柱使用导电棒，包括但不限于不锈钢棒、铜棒、石墨棒等。
6、进一步的，所述负极集流体为金属网，包括但不限于不锈钢网、镀锌不锈钢网、镀铜不锈钢网、镀黄铜不锈钢网、钨网、镍网等。
7、进一步的，所述负极多孔吸附层是具有多孔结构的材料，多孔吸附层具有对熔融金属锂稳定、热稳定性好、与负极熔盐浸润的特点，孔隙率为20％-95％，厚度为0.05-3mm，包括但不限于碳毡、碳布、泡沫铜、泡沫镍、泡沫铁、泡沫铁镍、多孔氧化镁陶瓷、多孔偏铝酸锂陶瓷等。负极多孔吸附层吸附着负极熔盐并紧贴锂离子陶瓷电解质内壁。
8、进一步的，所述负极熔盐是一种盐或几种盐的混合盐，对熔融金属锂稳定，熔点400℃以下，且含有锂离子，能够起到传导锂离子的作用，包括但不限于lii-csi、licl-kcl、libr-kbr、lif-libr-lii、licl-kcl-cscl和libr-kbr-csbr等混合盐。
9、本专利技术同时提供一种熔融锂金属电池的负极结构的制备方法，包括：
10、(1)根据陶瓷电解质管的尺寸和高度制作负极集流体，
11、(2)根据负极集流体尺寸，使用合适尺寸的负极多孔吸附层材料包覆负极集流体网筒一周，将负极多孔吸附层包覆负极集流体后整体放入陶瓷电解质管中，
12、(3)在陶瓷电解质管内加入负极熔盐，在高温下使熔盐被负极多孔吸附层均匀吸附。
13、(4)吸附负极熔盐后，将负极集流体与负极极柱进行固定连接，完成负极结构的制作。
14、进一步的，所述负极集流体是金属丝编织而成的，呈网筒状。
15、进一步的，所述负极多孔吸附层吸附的负极熔盐的质量为负极多孔吸附层质量的0.1-100倍，优选1-50倍，或者2-20倍，所述负极集流体与所述负极极柱进行连接。
16、进一步的，所述负极极柱使用导电棒，包括但不限于不锈钢棒、铜棒、石墨棒等。
17、进一步的，所述负极集流体为金属网，包括但不限于不锈钢网、镀锌不锈钢网、镀铜不锈钢网、镀黄铜不锈钢网、钨网、镍网等。
18、进一步的，所述负极多孔吸附层是具有多孔结构的材料，多孔吸附层具有对熔融金属锂稳定、热稳定性好、与负极熔盐浸润的特点，孔隙率为20％-95％，厚度为0.05-3mm，包括但不限于碳毡、碳布、泡沫铜、泡沫镍、泡沫铁、泡沫铁镍、多孔氧化镁陶瓷、多孔偏铝酸锂陶瓷等。负极多孔吸附层吸附着负极熔盐并紧贴锂离子陶瓷电解质内壁。
19、进一步的，所述负极熔盐是一种盐或几种盐的混合盐，对熔融金属锂稳定，熔点400℃以下，且含有锂离子，能够起到传导锂离子的作用，包括但不限于lii-csi、licl-kcl、libr-kbr、lif-libr-lii、licl-kcl-cscl和libr-kbr-csbr等混合盐。
20、本专利技术同时提供另一种熔融锂金属电池的负极结构的制备方法，包括：
21、(1)根据陶瓷电解质管的内径尺寸和高度，选取合适的圆柱，将圆柱置于陶瓷电解质内，使其与陶瓷电解质内壁之间形成均匀且规则的空隙，
22、(2)将多孔陶瓷粉末颗粒充分填满空隙，通过高温烧结成型，成型后取出圆柱，留下成型后的多孔陶瓷就成为了负极多孔吸附层；
23、(3)根据陶瓷电解质管和负极多孔吸附层的尺寸，选取合适尺寸的负极集流体，将其处理成筒状作为负极集流体插入负极室，紧贴多孔陶瓷内壁；
24、(4)在陶瓷电解质管内加入负极熔盐，在高温下使熔盐被多孔氧化镁陶瓷层均匀吸附；
25、(5)吸附负极熔盐后，将负极集流体与极柱进行固定连接，至此完成负极结构的制作。
26、进一步的，所述负极熔盐的质量为负极多孔吸附层质量的0.1-100倍，优选1-50倍，或者2-20倍，所述负极集流体与所述负极极柱进行连接。
27、进一步的，所述负极极柱使用导电棒，包括但不限于不锈钢棒、铜棒、石墨棒等。
28、进一步的，所述负极集流体为金属网，包括但不限于不锈钢网、镀锌不锈钢网、镀铜不锈钢网、镀黄铜不锈钢网、钨网、镍网等。
29、进一步的，所述负极多孔吸附层是具有多孔结构的材料，多孔吸附层具有对熔融金属锂稳定、热稳定性好、与负极熔盐浸润的特点，孔隙率为20％-95％，厚度为0.05-3mm，包括但不限于碳毡、碳布、泡沫铜、泡沫镍、泡沫铁、泡沫铁镍、多孔氧化镁陶瓷、多孔偏铝本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种熔融锂金属电池的负极结构，包括负极极柱的材料，负极集流体的材料与结构，负极多孔吸附层材料与结构，以及负极熔盐材料，所述负极多孔吸附层吸附所述负极熔盐材料，置于负极集流体和陶瓷电解质管内壁之间，并与二者紧密接触。
2.根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，所述负极多孔吸附层是具有多孔结构的材料，多孔吸附层具有对熔融金属锂稳定、热稳定性好、与负极熔盐浸润的特点。
3.根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，所述负极多孔吸附层孔隙率为20％-95％，厚度为0.05-3mm，包括但不限于碳毡、碳布、泡沫铜、泡沫镍、泡沫铁、泡沫铁镍、多孔氧化镁陶瓷、多孔偏铝酸锂陶瓷等。
4.一种熔融锂金属电池的负极结构的制备方法，包括：
5.一种熔融锂金属电池的负极结构的制备方法，包括：
6.根据权利要求4或者5所述的负极结构的制备方法，其特征在于，所述负极多孔吸附层吸附的负极熔盐的质量为负极多孔吸附层质量的0.1-100倍，优选1-50倍，或者2-20倍，所述负极集流体与所述负极极柱进行连接。
7.根据权利要求
8.根据权利要求4或者5所述的负极结构的制备方法，其特征在于，所述负极多孔吸附层孔隙率为20％-95％，厚度为0.05-3mm，包括但不限于碳毡、碳布、泡沫铜、泡沫镍、泡沫铁、泡沫铁镍、多孔氧化镁陶瓷、多孔偏铝酸锂陶瓷等。
9.权利要求4-8所述的制备方法制备的负极结构。
10.一种吸附负极熔盐材料的负极多孔吸附层材料在熔融金属锂电池中的应用，其中所述负极多孔吸附层置于负极结构的负极集流体和陶瓷电解质管内壁之间。
...【技术特征摘要】
1.一种熔融锂金属电池的负极结构，包括负极极柱的材料，负极集流体的材料与结构，负极多孔吸附层材料与结构，以及负极熔盐材料，所述负极多孔吸附层吸附所述负极熔盐材料，置于负极集流体和陶瓷电解质管内壁之间，并与二者紧密接触。
2.根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，所述负极多孔吸附层是具有多孔结构的材料，多孔吸附层具有对熔融金属锂稳定、热稳定性好、与负极熔盐浸润的特点。
3.根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，所述负极多孔吸附层孔隙率为20％-95％，厚度为0.05-3mm，包括但不限于碳毡、碳布、泡沫铜、泡沫镍、泡沫铁、泡沫铁镍、多孔氧化镁陶瓷、多孔偏铝酸锂陶瓷等。
4.一种熔融锂金属电池的负极结构的制备方法，包括：
5.一种熔融锂金属电池的负极结构的制备方法，包括：
6.根据权利要求4或者5所述的负极结构的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，徐大满，吴乐谋，
申请(专利权)人：江苏屹能新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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