【技术实现步骤摘要】
本申请涉及固态电解质熔融锂金属电池，具体的，本申请涉及一种用于固态电解质熔融锂金属电池的正极材料。
技术介绍
1、电动汽车和电网储能都需要高安全、低成本、高能量密度的电池，而现有电池技术还难以满足全部要求，因此需要改进或研发新型电池。近年研发的固态电解质熔融锂金属电池兼具固态锂电池、锂金属电池、钠硫电池和zebra电池等先进电池的结构特点和性能特点，有望满足电动汽车和电网储能的实际应用要求。
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，所述正极材料包括csi/lii共熔盐。
3、cn202010821748.3公开一种碳纳米管膜直接复合熔融锂金属的无锂枝晶阳极，其特征在于：通过碳纳米管与环境的热交换，在垂直于材料表面的方向上存在温度梯度，调控温度梯度使液态锂金属和上层碳纳米管膜产生负的吉布斯自由能，进而驱动液态锂金属浸润到上层碳纳米管膜内；液态锂直接均匀涂覆或者灌注进碳纳米管薄膜形成的复合材料，得到可用作具有三维纳米结构的无锂枝晶锂金属电池阳极。
4、cn201980092766.8公开一种具有固体电解质的高能量密度熔融锂硫和锂硒电池，其可以通过将熔融的s或se(或其混合物)阳极、熔融的锂阴极和固体电解质组合在一起来制备，所述固体电解质例如由li6.4la3zr1.4ta0.6o12(llzto)组成，其能够传导锂离子。
5、本专利技术提供一种新型的用于固态电解质熔融锂金属电池的正极材料，具有良好的电化
技术实现思路
1、本专利技术阐述了一种用于固态电解质熔融锂金属电池的正极材料，所述正极材料包括活性金属材料选自铝、钛、铬、锰、铁、镍、铜、锌、镉、铅、铋中的任意一种或几种金属单质或它们的合金，活性锂源选自lif、licl中的一种或二者混合物，以及导电子添加剂与导锂离子添加剂。正极材料中的所包含的活性金属材料、锂源、导电子添加剂与导锂离子添加剂均为常用的粉末物质。这些物质具有来源较广，易于获得，对环境无污染，便于运输，价格较低等优势。
2、一种用于固态电解质熔融锂金属电池的正极材料，所述正极材料由活性金属，活性锂源，以及导电子添加剂与导锂离子添加剂组成，其中，所述活性锂源选自锂的卤化物的一种或二者混合物。
3、进一步的，由所述活性金属材料组成的正极，在仅计算活性物质时，理论质量能量密度大于500wh/kg，或者大于700wh/kg，或者大于1000wh/kg，或者大于1200wh/kg；理论体积能量密度大于1500wh/l，或者大于2000wh/l，或者大于3000wh/l，或者大于5000wh/l；电池的能量成本低于600元/kwh；电池的容量发挥率大于60％，或者大于70％，或者大于75％。
4、进一步的，所述正极材料包括活性金属材料选自铝、钛、铬、锰、铁、镍、铜、锌、镉、铅、铋中的任意一种或几种金属单质或它们的合金。
5、进一步的，所述活性锂源选自lif、licl中的一种或二者混合物。
6、进一步的，所述导电子添加剂材料在200-400℃下具有良好的导电性，电子电导率>0.1s/m；化学稳定性较好，氧化电位高于2.5vvsli+/li。
7、进一步的，所述导电子添加剂材料选自石墨、碳黑、乙炔，无定型碳、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、铜粉、铜网、泡沫铜中的一种或几种，构筑三维导电子网络。
8、进一步的，所述导锂离子添加剂材料为无机盐或混合盐，熔融状态下对licl或lif有一定溶解度，且熔点低于400℃，氧化分解电位高于2.5vvsli+/li。
9、进一步的，所述导锂离子添加剂材料选自lialcl4、naalcl4、licl-kcl、libr-kbr、lii-csi、licl-zncl2、nacl-zncl2、kcl-zncl2或libr-kbr-csbr的一种或几种，用于传输li+。
10、配制正极料时，是先配制好导锂离子添加剂(如licl-kcl混合盐)，再把导锂离子添加剂作为整体，按配比称重加入正极料中。
11、进一步的，正极材料中由活性金属m(m为上述铝、钛、铬、锰、铁、镍、铜、锌、镉、铅、铋中的任意一种或几种金属单质或它们的合金)、锂源lix(lix为上述lif、licl或二者混合物)、导电子添加剂与导锂离子添加剂组成。
12、进一步的，活性金属与锂源(锂盐)的摩尔比为1:(1-4)，例如可以为1:1、1:1.2、1:1.4、1:1.6、1:1.8、1:2、1:2.2、1:2.4、1:2.6、1:2.8、1:3、1:3.2、1:3.4、1:3.6、1:3.8、或1:4。
13、进一步的，锂源(锂盐)与导电子添加剂的质量比为(0.1-10)：1，例如可以为0.1:1、0.2:1、0.5:1、1:1、2:1、5:1、7:1、7.5:1、8:1、8.5:1、9:1、9.5:1或、10:1。
14、进一步的，锂源(锂盐)与导离子添加剂的质量比为1:(0.1-5)，例如可以为1:0.1、1:0.5、1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:3.2、1:3.4、1:3.6、1:3.8、1:4、1:4.5或1:5。
15、其中，活性金属与锂盐的最优摩尔比例为1:n，其中n为活性金属放电生成的金属离子的化合价；锂盐与导电子添加剂最优比例为5:1，锂盐与导锂离子添加剂的最优比例为1:1.5。
16、本专利技术正极材料能量密度较高，理论质量能量密度大于500wh/kg，或者大于700wh/kg，或者大于1000wh/kg，或者大于1200wh/kg，理论体积能量密度大于1500wh/l，或者大于2000wh/l，或者大于3000wh/l，或者大于5000wh/l。
17、本专利技术同时提供所述正极材料的制备方法，包括将活性金属，活性锂源，以及导电子添加剂与导锂离子添加剂球磨，获得均匀的正极材料。
18、本专利技术同时提供所述正极材料在固态电解质熔融锂金属电池中的用途，其中，固态电解质熔融锂金属电池包括正极、负极、固态电解质。
19、进一步的，所述固态电解质为llzto陶瓷管。
20、使用本专利技术正极材料的固态电解质熔融锂金属电池的结构如图1所示，固态电解质为u型陶瓷管。
21、所述电池的原理如下：
22、正极使用所述的正极材料密实填充于u型陶瓷管的外部，陶瓷管内部作为电池的负极，负极无需预填入金属li，即为放电态下装配。
23、另外，正极材料中的导li+熔盐具有传输li+离子作用，因此电池充放电过程中正极材料要始终保持与u型陶瓷管紧密接触以便于li+离子的传输。
24、当充电时，正极中的m会失去n(n为2，3或4)个电子生成mn+，并与正极中的x-相结合，生成mxn。与此同时，正本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于固态电解质熔融锂金属电池的正极材料，所述正极材料由活性金属，活性锂源，以及导电子添加剂与导锂离子添加剂组成，其中，所述活性锂源选自锂的卤化物的一种或二者混合物，电池的容量发挥率大于60％。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，由所述活性金属材料组成的正极，在仅计算活性物质时，理论质量能量密度大于500Wh/kg，或者大于700Wh/kg，或者大于1000Wh/kg，或者大于1200Wh/kg；理论体积能量密度大于1500Wh/L，或者大于2000Wh/L，或者大于3000Wh/L，或者大于5000Wh/L。
3.根据权利要求1或2所述的正极材料，其特征在于，所述活性锂源选自LiF、LiCl中的一种或二者混合物。
4.根据权利要求1至3所述的正极材料，其特征在于，所述导电子添加剂材料在200-400℃下具有良好的导电性，电子电导率>0.1S/m，氧化电位高于2.5V vs Li+/Li。
5.根据权利要求1至4所述的正极材料，其特征在于，所述导锂离子添加剂材料为无机盐或混合盐，熔融状态下对LiCl或LiF有
6.根据权利要求1至5之一所述的正极材料的制备方法，将包括将活性金属，活性锂源，以及导电子添加剂与导锂离子添加剂球磨，获得均匀的正极材料。
7.根据权利要求6的制备方法制备得到的正极材料。
8.根据权利要求1至4、7的正极材料在固态电解质熔融锂金属电池中的用途，固态电解质熔融锂金属电池包括正极、负极、固态电解质。
9.根据权利要求8所述的用途，所述固态电解质为LLZTO陶瓷管。
...【技术特征摘要】
1.一种用于固态电解质熔融锂金属电池的正极材料，所述正极材料由活性金属，活性锂源，以及导电子添加剂与导锂离子添加剂组成，其中，所述活性锂源选自锂的卤化物的一种或二者混合物，电池的容量发挥率大于60％。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，由所述活性金属材料组成的正极，在仅计算活性物质时，理论质量能量密度大于500wh/kg，或者大于700wh/kg，或者大于1000wh/kg，或者大于1200wh/kg；理论体积能量密度大于1500wh/l，或者大于2000wh/l，或者大于3000wh/l，或者大于5000wh/l。
3.根据权利要求1或2所述的正极材料，其特征在于，所述活性锂源选自lif、licl中的一种或二者混合物。
4.根据权利要求1至3所述的正极材料，其特征在于，所述导电子添加剂材料在2...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，孙亮亮，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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。