CN114709527A - 一种高安全性铝空气电池用电解液及其制备方法 - Google Patents
一种高安全性铝空气电池用电解液及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114709527A CN114709527A CN202210209895.4A CN202210209895A CN114709527A CN 114709527 A CN114709527 A CN 114709527A CN 202210209895 A CN202210209895 A CN 202210209895A CN 114709527 A CN114709527 A CN 114709527A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum
- electrolyte
- air battery
- safety
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 22
- UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K gallium trichloride Chemical compound Cl[Ga](Cl)Cl UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 16
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 25
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 25
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 abstract description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N aluminum gallium Chemical compound [Al].[Ga] RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000002000 Electrolyte additive Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- -1 gallium ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
- H01M12/04—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type
- H01M12/06—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type with one metallic and one gaseous electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0002—Aqueous electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0088—Composites
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高安全性铝空气电池用电解液及其制备方法，本发明在中性(NaCl)电解液中添加无水氯化镓，促进铝板氧化溶解，提高了铝空气电池放电电位(约至0.97V)，使其有了应用的可能。
Description
技术领域
本发明属于电化学技术领域，具体来说涉及一种高安全性铝空气电池用电解液及其制备方法。
背景技术
铝-空气电池因具有高安全性、低成本、环境友好和理论比能量高(8100Wh/kg)等优点，受到广泛关注。放电过程中铝负极被消耗发生氧化，空气中的氧气作为正极被还原为OH-，电子通过外电路从负极流向正极。
铝空气电池电解液由中性水溶液或碱性水溶液组成。当使用碱性电解液时，虽然相对于中性电解液来说放电电位较高，但是其溶液的pH非常高，使用的安全性大大降低，所以针对某些有特定安全要求的情况，需要使用基于中性电解液的铝空气电池。然而，在中性电解液中，铝表面很容易生成钝化膜，降低了铝的电化学活性，导致放电性能差，放电电位仅在0.4V左右。
针对中性电解液体系中铝负极易钝化的问题，目前的研究多采用铝负极合金化和添加电解液添加剂的方式加以减缓。铝负极合金化需对铝进行高温熔化处理并加入多种元素复合，能耗高且制备过程繁琐。而直接向电解液中加入添加剂，简单有效地提高了铝空气电池的电化学性能。
发明内容
为解决上述现有技术的不足，本发明提供一种高安全性的基于氯化钠溶液的铝空气电池电解液。该电解液通过在氯化钠溶液中添加无水氯化镓，镓离子会使铝表面电荷偏向激活方向，吸引Cl-聚集，形成大量活性位点并和铝反应生成金属镓，进而形成铝镓齐，造成铝表面氧化膜破裂，使得铝的电化学活性显著提高，提升铝空气电池放电电位和能量密度。
本发明是通过一下技术方案实现的：
一种高安全性铝空气电池用电解液，包括以下组分：氯化钠2mol/L，无水氯化镓0.01～1mol/L，余量为水。
一种高安全性铝空气电池用电解液的制备方法，如下所述
配置氯化钠水溶液，加入无水氯化镓，搅拌溶解，使无水氯化镓浓度为0.01～1mol/L。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明公开了一种高安全性铝空气电池用电解液及其制备方法，本发明在中性(NaCl)电解液中添加无水氯化镓，促进铝板氧化溶解，提高了铝空气电池放电电位(约至0.97V)，使其有了应用的可能。
附图说明
图1是实施例中铝空气电池放电电位曲线图。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
配置2mol/L的氯化钠水溶液，加入无水氯化镓,搅拌溶解，使无水氯化镓的浓度为0.1mol/L。
将配好的电解液加入铝-空气电池，负极为工业纯铝，正极为商业化空气电极，主要成分为二氧化锰、乙炔黑、镍网。连接电池正负极于电化学工作站进行数据采集，并计算铝片放电前后质量损失，测试结果如下：
测得放电电位为0.63V，容量密度为2242.90Ah/kg，能量密度为1428.10Wh/kg。
实施例2
配置2mol/L的氯化钠水溶液，加入无水氯化镓,搅拌溶解，使无水氯化镓的浓度为0.15mol/L。
将配好的电解液加入铝-空气电池，负极为工业纯铝，正极为商业化空气电极，主要成分为二氧化锰、乙炔黑、镍网。连接电池正负极于电化学工作站进行数据采集，并计算铝片放电前后质量损失，测试结果如下：
测得放电电位为0.79V，容量密度为1933.28Ah/kg，能量密度为1685.18Wh/kg。
实施例3
配置2mol/L的氯化钠水溶液，加入无水氯化镓,搅拌溶解，使无水氯化镓的浓度为0.2mol/L。
将配好的电解液加入铝-空气电池，负极为工业纯铝，正极为商业化空气电极，主要成分为二氧化锰、乙炔黑、镍网。连接电池正负极于电化学工作站进行数据采集，并计算铝片放电前后质量损失，测试结果如下：
测得放电电位为0.97V，容量密度为1482.42Ah/kg，能量密度为1762.22Wh/kg。
测试各铝空气电池2h内放电电位曲线，电流密度的测试方法如下所述：
将电池正负极连接至电化学工作站，加入电解液以后，设置放电电流密度为10mA/cm2，记录电池两端电压大小。测试各铝空气电池2h内放电电位曲线，电流密度均为10mA/cm2，如图1所示。根据图示显示，实施例1为加入少量添加剂的电池放电曲线，电压为。实施例2，实施例3为依次增量加入添加剂的电池放电曲线，可见放电电压提升至0.97V(实施例3)。
添加无水氯化镓，会使铝表面电荷偏向激活方向，吸引Cl-聚集，形成大量活性位点并和铝反应生成金属镓，进而形成铝镓齐，造成铝表面氧化膜破裂，使得铝的电化学活性显著提高，放电电位提升130％。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种高安全性铝空气电池用电解液，其特征在于，包括以下组分：氯化钠2mol/L，无水氯化镓0.01～1mol/L，余量为水。
2.一种高安全性铝空气电池用电解液的制备方法，其特征在于：配置氯化钠水溶液，加入无水氯化镓，搅拌溶解，使无水氯化镓浓度为0.01～1mol/L。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210209895.4A CN114709527A (zh) | 2022-03-03 | 2022-03-03 | 一种高安全性铝空气电池用电解液及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210209895.4A CN114709527A (zh) | 2022-03-03 | 2022-03-03 | 一种高安全性铝空气电池用电解液及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114709527A true CN114709527A (zh) | 2022-07-05 |
Family
ID=82166271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210209895.4A Pending CN114709527A (zh) | 2022-03-03 | 2022-03-03 | 一种高安全性铝空气电池用电解液及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114709527A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011154916A1 (en) * | 2010-06-10 | 2011-12-15 | Universite De Geneve | 5-ala ester formulations and use thereof |
| CN110061331A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-07-26 | 常州优特科新能源科技有限公司 | 一种铝空气电池用电解液和铝空气电池 |
| CN113851665A (zh) * | 2021-10-14 | 2021-12-28 | 湖南西瑞尔新材料科技有限公司 | 一种电解液及铝空气电池 |
| CN113991218A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-01-28 | 天津大学 | 一种高比容量、高功率碱性铝空气电池电解液及其制备方法 |
-
2022
- 2022-03-03 CN CN202210209895.4A patent/CN114709527A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011154916A1 (en) * | 2010-06-10 | 2011-12-15 | Universite De Geneve | 5-ala ester formulations and use thereof |
| CN110061331A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-07-26 | 常州优特科新能源科技有限公司 | 一种铝空气电池用电解液和铝空气电池 |
| CN113851665A (zh) * | 2021-10-14 | 2021-12-28 | 湖南西瑞尔新材料科技有限公司 | 一种电解液及铝空气电池 |
| CN113991218A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-01-28 | 天津大学 | 一种高比容量、高功率碱性铝空气电池电解液及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| J.-F.EQUEY、S.MULLER、J.DESILVESTRO、O.HAAS: "Electrochemical Properties of Aluminum in Weakly Acidic Sodium Chloride Solutions II. Influence of the Electrolyte Additives Hg2+，In3+，Ga3+，and Sn2+", 《JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY》, vol. 139, no. 6, 30 June 1992 (1992-06-30), pages 1499 - 1502 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108630458B (zh) | 一种水系电解液及其应用 | |
| CN108808053B (zh) | 一种锌镍液流储能电池 | |
| CN104064824A (zh) | 一种水系可充放电池 | |
| CN114388901A (zh) | 一种水系锌离子电池电解液以及电池 | |
| CN113690397B (zh) | 一种锌负极极片及其制备方法和应用 | |
| CN101399120A (zh) | 一种新型的混合超级电容器 | |
| CN104067436B (zh) | 铅蓄电池 | |
| CN112952212A (zh) | 水系二氧化锰-金属二次电池 | |
| CN111342148A (zh) | 一种基于电化学冶金原理的二氧化锰电池 | |
| CN100367558C (zh) | 一种延长密封型铅蓄电池使用寿命的方法 | |
| JP2014170715A (ja) | 電池 | |
| CN112952172A (zh) | 一种碱性铁镍液流电池 | |
| CN107482284B (zh) | 一种锂氧气电池 | |
| CN113991218A (zh) | 一种高比容量、高功率碱性铝空气电池电解液及其制备方法 | |
| CN114709527A (zh) | 一种高安全性铝空气电池用电解液及其制备方法 | |
| CN112467233B (zh) | 一种用于可充放锌锰电池高性能水系电解液 | |
| CN113140708B (zh) | 一种基于锡负极的碱性蓄电池 | |
| CN108511812A (zh) | 一种混合水系锂电池电解液及制备方法 | |
| CN115189005A (zh) | 一种锌溴液流电池电解液及其制备方法 | |
| CN113948798A (zh) | 一种碱性锡空气电池 | |
| CN114665165A (zh) | 具有三功能金属隔膜的高电压水系电池 | |
| CN111416139A (zh) | 一种电解液缓蚀剂、铝空气电池、碱性电解液及其制备方法 | |
| CN111106398A (zh) | 一种低成本水系锌铁二次电池 | |
| CN101159325A (zh) | 一种延长密封型铅蓄电池使用寿命的方法 | |
| CN114824152B (zh) | 一种金属络合物修饰的锌负极的制备方法及其应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |