[發(fā)明專(zhuān)利]一種可充放電鋁離子熔鹽電池及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510243839.2
• 申請(qǐng)日: 2015-05-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104868179B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 焦樹(shù)強(qiáng);焦?jié)h東;王俊香;李海濱;徐陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京科技大學(xué);北京金呂能源科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M10/38
• 分類(lèi)號(hào): H01M10/38;H01M10/39
• 代理公司: 北京市廣友專(zhuān)利事務(wù)所有限責(zé)任公司11237
• 代理人: 張仲波

1.一種可充放電鋁離子熔鹽電池，其特征在于包含正極、負(fù)極和含有鋁離子的熔融鹵化物混合鹽電解質(zhì)及電解池裝置，其中正極為石墨，負(fù)極為金屬鋁或其合金，電解質(zhì)為含有鋁離子的熔融鹵化物體系；

該鋁離子熔鹽電池的制備步驟如下：

1)將石墨塊體與正極耐高溫導(dǎo)電桿采用螺紋、夾具、鉤掛、鑲嵌或耐高溫金屬絲捆綁方式連接作為正極；

2)當(dāng)液態(tài)鋁或鋁合金做負(fù)極時(shí)，采用側(cè)壁絕緣，底部導(dǎo)電的電解池作為可充放電鋁離子熔鹽電池的反應(yīng)容器；當(dāng)固態(tài)鋁或鋁合金做負(fù)極時(shí)，反應(yīng)容器導(dǎo)電性無(wú)要求；

3)當(dāng)液態(tài)鋁或鋁合金做負(fù)極時(shí)，取金屬鋁或鋁合金置于步驟2）所述底部導(dǎo)電的反應(yīng)容器，并加熱至熔融，隨后冷卻于反應(yīng)容器底部作為負(fù)極；當(dāng)固態(tài)鋁或鋁合金做負(fù)極時(shí)，將固態(tài)鋁或鋁合金采用螺紋、夾具、鉤掛、鑲嵌或耐高溫金屬絲捆綁方式與負(fù)極導(dǎo)電桿連接作為負(fù)極；

4)配制含有鋁離子的熔融鹵化物體系；

5)準(zhǔn)備好正極、負(fù)極以及含有鋁離子的熔融鹵化物體系后，組裝電池，隨后加熱至工作溫度，此時(shí)電解質(zhì)呈液態(tài)；

6)步驟5）所述電解池達(dá)到工作溫度后，將正極石墨塊體浸入含有鋁離子的熔融鹵化物電解質(zhì)中；同時(shí)保證正極耐高溫導(dǎo)電桿未浸入電解質(zhì)以及正負(fù)極未發(fā)生短接；

所述熔融鹵化物體系由堿金屬或堿土金屬的氯化物、氟化物、溴化物以及碘化物中的一種以上混合而成的工作溫度在400-1000℃之間的熔融鹵化物體系；

所述正極石墨質(zhì)材料碳含量為50%~100%；

所述負(fù)極為固態(tài)、液態(tài)金屬鋁，或固態(tài)、液態(tài)的金屬鋁與金屬銅、鐵、鎳、鉛、鉍、錫、銀形成的二元或多元合金；

步驟4）中，含有可自由移動(dòng)的鋁離子的熔融鹵化物體系是由堿金屬或堿土金屬的氟化物、氯化物、溴化物、碘化物中的一種以上配合AlF₃、AlCl₃、AlBr₃、AlI₃或Na₃AlF₆中的一種混合得到。

2.如權(quán)利要求1所述的可充放電鋁離子熔鹽電池，其特征在于，所述正極或固態(tài)負(fù)極形狀為長(zhǎng)方體狀、立方體狀、圓筒狀塊體或其它具有至少一個(gè)平面的不規(guī)則塊體。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可充放電鋁離子熔鹽電池，其特征在于，步驟1）、3）中，所述正極、負(fù)極耐高溫導(dǎo)電桿為鐵、鉬、鈦、鎳、銅、鋁、鋯、鉿金屬或合金制成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可充放電鋁離子熔鹽電池，其特征在于，步驟5）中，當(dāng)負(fù)極為液態(tài)鋁或鋁合金時(shí)，電池的組裝是將所得電解質(zhì)在無(wú)氧無(wú)水環(huán)境中磨成顆粒或粉末，顆粒或粉末粒徑在0.001-50mm之間，置于底部完全覆蓋了5-500mm厚的鋁塊或鋁合金塊的底部可導(dǎo)電的反應(yīng)容器中，電解質(zhì)厚度在20-500mm之間；當(dāng)負(fù)極為固態(tài)鋁或鋁合金時(shí)，電池的組裝是將所得電解質(zhì)在無(wú)氧無(wú)水環(huán)境中磨成顆粒或粉末，顆粒或粉末粒徑在0.001-50mm之間，置于導(dǎo)電性無(wú)要求的反應(yīng)容器中，電解質(zhì)厚度在100-5000mm之間，電池的正、負(fù)極通過(guò)正負(fù)極導(dǎo)電桿懸掛浸泡在電解質(zhì)中。