CN108963349B - 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 PDFInfo
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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
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Na-K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-Ga-In-Sn-S-Si液态金属材料、2-固态电解质膜、3-Na-K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Ga-In-Sn-S-Si液态金属材料1,然后安装固态电解质膜2,最后导入Na-K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Ga-In-Sn-S-Si液态金属材料,然后安装固态电解质膜,最后导入Na-K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Ga-In-Sn-S-Si液态金属材料,然后安装固态电解质膜,最后导入Na-K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Ga-In-Sn-S-Si液态金属材料,然后安装固态电解质膜,最后导入Na-K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Ga-In-Sn-S-Si液态金属材料,然后安装固态电解质膜,最后导入Na-K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)将Ga、In、Sn、S、Si按照10:5:1:10:10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,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Ga-In-Sn-S-Si液态金属材料,然后安装固态电解质膜,最后导入Na-K合金,并进行封装,在正负极外接导线形成完整电池。
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