CN107425208A - 一种热电池用电解质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热电池用电解质，包括LiCl、LiBr、KCl、NaCl和MgO，质量份数分别是LiCl为15～25份、LiBr为5～10份、KCl为10～20份、NaCl为5～10份、MgO为30～70份。本发明采用LiCl‑LiBr‑KCl‑NaCl‑MgO电解质，存在两个不同熔点，第一个熔点为357.90℃，第二个熔点为453.76℃，在无需提高总热量和加厚保温层的情况下，可以有效延长热电池的热寿命和工作寿命，同时提高热电池的比能量和应用安全性能。

Description

一种热电池用电解质
技术领域
本发明属于电化学技术领域。
背景技术
针对长寿命热电池，首先需要解决的是活性物质的电寿命和热寿命问题。活性物质的电寿命要求活性物质必须足量，满足热电池性能要求；当活性物质的电寿命一定时，热寿命就决定了热电池的工作寿命。可以通过调整热电池热量设计来实现较长的热寿命，但是较高的热量会使得热电池安全可靠性降低。
因此，当电化学体系一定时，热电池常用的延长热寿命的方法主要有：1)增强热电池保温效果，采用性能优良的保温材料或加厚保温层，但性能优良的保温材料价格昂贵、加厚保温层占用空间较大；2)提高热电池电堆部分的热容，例如在电池结构中的适当位置增加储热片。但增加储热片会降低热电池的比能量和比功率。3)使用低熔点共熔盐电解质，降低热电池内外温差。目前热电池常用的共熔盐电解质主要有二元熔盐电解质LiCl～KCl、三元熔盐电解质LiCl～LiBr～KBr和LiF～LiCl～LiBr。(以上几种常用熔盐电解质的熔点见表一)。
表1常用熔盐电解质的熔点
电解质 熔点/℃
44％LiCl～56％KCl 359.8
9.6％LiF～22％LiCl～68.4％LiBr 451.3
12.05％LiCl～51.41％KBr～36.54％LiBr 331.0
其中熔点较低的电解质LiCl～LiBr～KBr在电流密度较高时(电流密度大于0.31A/cm2)，阴极利用率较低，并且极化严重。因此只适合用于小电流放电的热电池中，应用范围受限。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种热电池用电解质，在无需提高总热量和加厚保温层的情况下，可以有效延长热电池的热寿命继而延长其工作寿命，同时提高热电池的比能量和应用安全性能。拓宽了延长热电池热寿命和工作寿命的领域和方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种热电池用电解质，包括LiCl、LiBr、KCl、NaCl和MgO，质量份数分别是LiCl为15～25份、LiBr为5～10份、KCl为10～20份、NaCl为5～10份、MgO为30～70份。
所述的LiCl、LiBr、KCl、NaCl和MgO熔融后搅拌均匀，冷却至室温后粉碎即得到热电池用电解质。
所述的LiCl、LiBr、KCl、NaCl和MgO熔融前在150～200℃真空环境下烘干，其中LiCl、LiBr、KCl和NaCl烘干后球磨并过80～120目筛处理。
本发明的有益效果是：采用LiCl-LiBr-KCl-NaCl-MgO电解质，存在两个不同熔点，第一个熔点为357.90℃，第二个熔点为453.76℃，在无需提高总热量和加厚保温层的情况下，可以有效延长热电池的热寿命和工作寿命，同时提高热电池的比能量和应用安全性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明提供了一种热电池用电解质，包括：LiCl、LiBr、KCl、NaCl和MgO，所述质量百分比含量：LiCl为15％～25％、LiBr为5％～10％、KCl为10％～20％、NaCl为5％～10％、MgO为30％～70％。
本发明中所有药品均需预处理：在真空烘箱中进行烘干，烘干温度为150℃～200℃。其中LiCl、LiBr、KCl和NaCl烘干后需经过球磨和过筛(80～120目)处理。
实施例
(1)电解质的配制：用精度为0.1g的电子称分别称量经过预处理的LiCl 22.8g、LiBr 11.2g、KCl 14.6g、NaCl 7.8g、MgO 43.6g，先后放入坩埚中，于550℃箱式电阻炉中熔融90min。熔融后用石英棒在坩埚中搅拌，并迅速将熔融物倒入不锈钢盘中，摊成薄片状并砸碎，用粉碎机粉碎即得所述的电解质LiCl-LiBr-KCl-NaCl-MgO。
(2)测试方法：用德国耐驰STA409PC差示扫描量热仪对电解质LiCl-LiBr-KCl-NaCl-MgO进行熔点测试，升温和降温速率均为20℃/min，氮气保护，记录DSC曲线。测试结果表明这种热电池用电解质具有两个熔点，第一个熔点为357.90℃，第二个熔点为453.76℃。
(3)实际应用：将本发明一种热电池用电解质LiCl-LiBr-KCl-NaCl-MgO用于某型号热电池中，该热电池工作时间为36s。
对比例
(1)电解质配制：用精度为0.1g的电子称分别称量经过预处理的LiCl 45.0g和KCl55.0g放入坩埚中，在500℃箱式电阻炉中熔融45min。熔融后用石英棒在坩埚中搅拌，并迅速将熔融物倒入不锈钢盘中，摊成薄片状并砸碎，用粉碎机粉碎即得共熔粉LiCl-KCl。分别称取50.0g LiCl-KCl共熔粉和50.0g活性氧化镁于坩埚中，在550℃箱式电阻炉中熔融60min，摊片并粉碎过筛即得电解质LiCl-KCl-MgO。
(2)测试方法：用德国耐驰STA409PC差示扫描量热仪(DSC)对电解质LiCl-KCl-MgO进行熔点测试，升温和降温速率均为20℃/min，氮气保护，记录DSC曲线。测试结果表明LiCl-KCl-MgO电解质的熔点为365.64℃。
(3)实际应用：将上述电解质LiCl-KCl-MgO用于实施例中同型号热电池中，其余所有条件均与实施例相同，该热电池工作时间为25s。
从以上结果可知：本发明采用的热电池用电解质LiCl-LiBr-KCl-NaCl-MgO与传统的电解质LiCl-KCl-MgO相比，确实能够有效延长热电池的工作寿命。

Claims (3)

1.一种热电池用电解质，其特征在于：包括LiCl、LiBr、KCl、NaCl和MgO，质量份数分别是LiCl为15～25份、LiBr为5～10份、KCl为10～20份、NaCl为5～10份、MgO为30～70份。
2.根据权利要求1所述的热电池用电解质，其特征在于：所述的LiCl、LiBr、KCl、NaCl和MgO熔融后搅拌均匀，冷却至室温后粉碎即得到热电池用电解质。
3.根据权利要求1所述的热电池用电解质，其特征在于：所述的LiCl、LiBr、KCl、NaCl和MgO熔融前在150～200℃真空环境下烘干，其中LiCl、LiBr、KCl和NaCl烘干后球磨并过80～120目筛处理。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109370531A (zh) * 2018-09-30 2019-02-22 贵州梅岭电源有限公司 一种热电池用热缓冲储热材料的制备方法
CN113300049A (zh) * 2021-05-21 2021-08-24 贵州梅岭电源有限公司 一种长工作寿命热电池用复合隔膜及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3645792A (en) * 1969-03-20 1972-02-29 Standard Oil Co Ohio Electrical energy storage device utilizing current collector having anisotropic electricl properties
JPS4810969B1 (zh) * 1969-05-20 1973-04-09
CN103259033A (zh) * 2013-04-16 2013-08-21 华中科技大学 半液态金属电极储能电池
CN103756647A (zh) * 2014-01-25 2014-04-30 西安科技大学 一种颗粒-熔盐复合传热蓄热介质材料及其制备方法
CN105789653A (zh) * 2016-04-13 2016-07-20 武汉理工大学 一种含有空心氧化镁粉的热电池电解质的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3645792A (en) * 1969-03-20 1972-02-29 Standard Oil Co Ohio Electrical energy storage device utilizing current collector having anisotropic electricl properties
JPS4810969B1 (zh) * 1969-05-20 1973-04-09
CN103259033A (zh) * 2013-04-16 2013-08-21 华中科技大学 半液态金属电极储能电池
CN103756647A (zh) * 2014-01-25 2014-04-30 西安科技大学 一种颗粒-熔盐复合传热蓄热介质材料及其制备方法
CN105789653A (zh) * 2016-04-13 2016-07-20 武汉理工大学 一种含有空心氧化镁粉的热电池电解质的制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109370531A (zh) * 2018-09-30 2019-02-22 贵州梅岭电源有限公司 一种热电池用热缓冲储热材料的制备方法
CN113300049A (zh) * 2021-05-21 2021-08-24 贵州梅岭电源有限公司 一种长工作寿命热电池用复合隔膜及其制备方法

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