CN108963349A - 一种室温全液态金属电池的制备方法 - Google Patents

一种室温全液态金属电池的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种室温全液态金属电池的制备方法，其主要是按Ga、In、Sn、S、Si的质量比＝1‑10:1‑10:1‑10:1‑10:1‑10的比例，将Ga、In、Sn、S、Si加热至200‑300℃混合，制备出室温液态金属作为电池负极；在电池中安装固态电解质膜或者倒入室温液态电解质；将金属Na、K按照2:8的比例混合，形成室温下为液体的液态金属，作为电池的正极；将电池进行封装。本发明操作简单、适用范围广、成本低，制备的液态金属电池可以在室温条件下工作，正负极材料同时都是室温液态金属。

Description

一种室温全液态金属电池的制备方法
技术领域
本发明属于新材料技术领域，特别涉及一种金属电池的制备方法。
背景技术
伴随着全球传统化石能源的不断耗尽，各种新能源技术迅速发展。但目前的储能技术大多成本高昂，而太阳能与风能在使用过程中有很大的不确定性，且成本较为高昂。因此发展长寿命、低成本、高稳定性的储能装置是未来新能源领域研究的热点。在各类新能源技术中，液态金属电池以其高寿命、低成本、高稳定性引起了人们极大的兴趣。但是传统液态金属电池大多工作在400度以上的高温，大幅提高了成本、安全性维护和使用难度，因此制备出可以在室温工作的液态金属电池具有重要的实用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作简单、适用范围广、成本低的室温全液态金属电池的制备方法。
本发明的制备方法如下：
(1)按Ga、In、Sn、S、Si的质量比＝1-10:1-10:1-10:1-10:1-10的比例，将Ga、In、Sn、S、Si加热至200-300℃混合，制备出室温液态金属作为电池负极；
(2)在电池中安装固态电解质膜或者倒入室温液态电解质；
所选固态电解质为NaKSP，所选液态电解质为可传导Na+、K+的电解质；
(3)将金属Na、K按照2:8的比例混合，形成室温下为液体的液态金属，作为电池的正极；
(4)将电池进行封装。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)制备的液态金属电池可以在室温条件下工作，正负极材料同时都是室温液态金属。
(2)正极为NaK复合二元液态金属，两种离子同时工作，这在传统电池中未被使用过，因为是全液态，可有效避免枝晶的形成，电池损耗率非常低，且成本相对于传统电池也更低。
(3)操作简单，适用范围广，成本低。
附图说明
图1为本发明实施例1室温液态金属电池的示意图。
图中：1-GaInSnSSi液态金属材料、2-固态电解质膜、3-NaK合金、4-正极导线、5-绝缘的电池壳、6-负极导线。
具体实施方式
实施例1
(1)将Ga、In、Sn、S、Si按照1：1：1：1：1在200度加热搅拌混合，制备出室温液态金属作为电池负极；
(2)采用化学法制备出固态电解质NaKSP薄膜，厚度为10μm，可传导Na+、K+的电解质；
(3)将金属Na、K按照2:8比例混合，形成室温下为液体的液态金属，作为电池的正极；
(4)将电池进行封装，在抗腐蚀且绝缘的电池壳5内，先导入GaInSnSSi液态金属材料1，然后安装固态电解质膜2，最后导入NaK合金3，并进行封装，再外接正极导线4和负极导线6形成完整电池，如图1所示。
制备的电池可直接在室温工作，无需任何加热装置，在使用100次循环之后，几乎没有任何能量损失。
实施例2、
(1)将Ga、In、Sn、S、Si材料按照3：3：3：1：1的比例，在250度加热搅拌混合，制备出室温液态金属作为电池负极；
(2)配置液态二元金属离子电解质，可传导Na+、K+的电解质；
(3)将金属Na、K按照2:8比例混合，形成室温下为液体的液态金属，作为电池的正极；
(4)将电池进行封装，在抗腐蚀且绝缘的电池壳内，先导入GaInSnSSi液态金属材料，然后安装固态电解质膜，最后导入NaK合金，并进行封装，在正负极外接导线形成完整电池。
上述电池可直接在室温工作，无需任何加热装置，在使用120次循环之后，几乎没有任何能量损失。
实施例3、
(1)将Ga、In、Sn、S、Si材料按照1：10：10：1：1的比例，在300度加热搅拌混合，制备出室温液态金属作为电池负极；
(2)配置液态二元金属离子电解质，可传导Na+、K+的电解质；
(3)将金属Na、K按照3:7比例混合，形成室温下为液体的液态金属，作为电池的正极；
(4)将电池进行封装，在抗腐蚀且绝缘的电池壳内，先导入GaInSnSSi液态金属材料，然后安装固态电解质膜，最后导入NaK合金，并进行封装，在正负极外接导线形成完整电池。
上述电池可直接在室温工作，无需任何加热装置，在使用100次循环之后，几乎没有任何能量损失。
实施例4、
(1)将Ga、In、Sn、S、Si材料按照10：5：1：10：10的比例，在300度加热搅拌混合，制备出室温液态金属作为电池负极；
(2)配置液态二元金属离子电解质，可传导Na+、K+的电解质；
(3)将金属Na、K按照4:6比例混合，形成室温下为液体的液态金属，作为电池的正极；
(4)将电池进行封装，在抗腐蚀且绝缘的电池壳内，先导入GaInSnSSi液态金属材料，然后安装固态电解质膜，最后导入NaK合金，并进行封装，在正负极外接导线形成完整电池。
上述电池可直接在室温工作，无需任何加热装置，在使用150次循环之后，几乎没有任何能量损失。
实施例5
(1)将Ga、In、Sn、S、Si按照1：1：1：5：5在200度加热搅拌混合，制备出室温液态金属作为电池负极；
(2)采用化学法制备出固态电解质NaKSP薄膜，厚度为20μm，可传导Na+、K+的电解质；
(3)将金属Na、K按照1:9比例混合，形成室温下为液体的液态金属，作为电池的正极；
(4)将电池进行封装，在抗腐蚀且绝缘的电池壳内，先导入GaInSnSSi液态金属材料，然后安装固态电解质膜，最后导入NaK合金，并进行封装，在正负极外接导线形成完整电池。
制备的电池可直接在室温工作，无需任何加热装置，在使用200次循环之后，几乎没有任何能量损失。

Claims (1)

1.一种室温全液态金属电池的制备方法，其特征在于：
(1)按Ga、In、Sn、S、Si的质量比＝1-10:1-10:1-10:1-10:1-10的比例，将Ga、In、Sn、S、Si加热至200-300度混合，制备出室温液态金属作为电池负极；
(2)在电池中安装固态电解质膜或者倒入室温液态电解质；所选固态电解质为NaKSP，所选液态电解质为可传导Na+、K+的电解质；
(3)将金属Na、K按照2:8的比例混合，形成室温下为液体的液态金属，作为电池的正极；
(4)将电池进行封装。
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