[發明專利]一種多功能熱電池用離子導電劑及其制備和應用

在審

• 申請號: 202211619352.6
• 申請日: 2022-12-15
• 公開（公告）號: CN115763816A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 田千秋;郭灝;韓曉鵬;胡文彬;董秋江;張士雨;張萬興;陳強
• 申請（專利權）人: 天津大學;天津中能鋰業有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M6/36;H01M4/06;C01G53/00
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 單雯

1.一種離子導電劑，其特征在于，所述離子導電劑為具有單體電壓修正功能的Ni元素、高離子導電性的Li元素和鹵素組成的化學成分均勻的離子鍵共熔鹽，其中，在高溫液態下溶劑化的鎳元素質量比為1％～10％，所述鹵素為F、Cl、Br中至少一種。

2.根據權利要求1所述的離子導電劑，其特征在于，元素F與Br摩爾比例約為22a:47b，且Cl元素摩爾比例n決定于陽離子Ni元素摩爾比例m，其值n＝31c+m×2，a，b，c值分別為0.95～1.05，m值為1～10。

3.根據權利要求1所述的離子導電劑，其特征在于，Ni元素與Li元素摩爾比例約為m:100d，d值為0.95～1.05。

4.根據權利要求1所述的離子導電劑，其特征在于，所述離子導電劑的離子電導率為0.1～5S/cm，粒度1～200μm，熔點440～650℃，粘度1～200mPa·s。

5.一種根據權利要求1-4中任一項所述的離子導電劑的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

S1、預處理：將含有Ni²⁺，Li⁺陽離子和鹵素X^-陰離子的原材料進行高溫真空干燥，轉移進干燥氣氛中，按陰陽離子比例稱量備用，X^-為F^-、Cl^-、Br^-中至少一種；

S2、熔融焙燒：將含Li⁺陽離子和鹵素X^-陰離子的原材料球磨混合均勻后，轉入坩堝中，在其上加入含Ni²⁺陽離子和鹵素X^-陰離子的原材料，進行高溫熔融焙燒，使材料形成均勻熔體；

S3、極速冷卻：將低溫液化氣體倒入容器中，形成液相氣體池，然后將步驟S2獲得的高溫熔體采用柵格式分散方法，快速分散滴入液相氣體池；

S4、后處理：經過液相冷卻后得到的熔鹽晶體顆粒快速冷態下粉碎，過篩80～200目后得到所述多功能熱電池用離子導電劑。

6.權利要求5所述的離子導電劑的制備方法，其特征在于，步驟S2中含Ni²⁺陽離子和鹵素X^-陰離子的原材料為NiF₂、NiCl₂、NiBr₂，Li_xNiX_x+2中的任意一種或至少兩種的組合，x值為1～2。

7.權利要求5所述的離子導電劑的制備方法，其特征在于，步驟S1中真空干燥溫度為60～300℃，干燥時間為1～24h；步驟S2中高溫焙燒溫度為450～800℃，焙燒時間為1～24h。

8.根據權利要求5所述的8離子導電劑的制備方法，其特征在于，步驟S4中，所述低溫液化氣體為液氮、液氬、液化二氧化碳、液化氧氣、液化空氣中的任意一種或至少兩種的組合。

9.一種根據權利要求1-4中任一項所述的離子導電劑的用途，其特征在于，所述離子導電劑用作熱電池正極離子導電劑，單獨作為正極隔膜過渡層或加熱正極緩沖層。

10.一種根據權利要求1-4中任一項所述的離子導電劑的用途，其特征在于，所述離子導電劑與金屬或碳質導電劑進行物理混合或者化學結合，形成電子和離子雙重導電劑。