ES2896230T3 - Elemento electrolítico y una célula que incorpora el elemento electrolítico - Google Patents

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Abstract

Un elemento electrolítico que comprende una lámina perforada de metal no reactivo y una capa no permeable de cerámica conductora de iones de sodio unida indirectamente a una cara de la lámina perforada al unirse a una subcapa de cerámica porosa que se une a la cara de la lámina perforada.

Description

DESCRIPCIÓN
Elemento electrolítico y una célula que incorpora el elemento electrolítico
[0001] La presente invención se refiere a un elemento electrolítico, a una forma de producir el elemento electrolítico y a una celda que incorpora el elemento electrolítico. También se refiere a una batería formada por dichas celdas.
[0002] La invención es pertinente, por ejemplo, para una batería recargable de sodio y haluro metálico fundido, tal como la celda de cloruro de sodio/níquel a la que se puede hacer referencia como una celda de ZEBRA (véase, por ejemplo, J.L. Sudworth, "The Sodium/Nickel Chloride (ZEBRA) Battery (J. Power Sources 100 (2001) 149-163). Una celda de cloruro de sodio/níquel incorpora un electrodo negativo de sodio líquido separado de un electrodo positivo por un electrolito sólido que conduce iones de sodio. El electrolito sólido puede consistir, por ejemplo, en alúmina beta. El electrodo positivo incluye níquel, cloruro de níquel y cloroaluminato de sodio que es líquido durante el uso y actúa como un electrolito secundario para permitir el transporte de iones de sodio del cloruro de níquel al electrolito sólido. El electrodo positivo también incorpora polvo de aluminio. La celda funciona a una temperatura que es típicamente inferior a 350 °C, pero debe estar por encima del punto de fusión del cloroaluminato de sodio, que es de 157 °C, y la temperatura de funcionamiento está típicamente entre 270° y 300 °C. Durante la descarga, las reacciones normales son las siguientes:
Cátodo (electrodo positivo): NiCI2 2 Na+ 2 e- —> Ni 2 NaCI
Ánodo (electrodo negativo): Na — Na+ e-
el resultado general es que el cloruro de níquel anhidro (en el cátodo) reacciona con sodio metálico (en el ánodo) para producir cloruro de sodio y metal de níquel; y el voltaje de la celda es de 2,58 V a 300 °C. La celda se ensambla típicamente en su estado completamente descargado, es decir, usando polvo de níquel mezclado con cloruro de sodio para el cátodo, y generando el metal de sodio y cloruro de níquel cargando la celda. La composición de cátodo también puede incorporar sulfuro de hierro, que proporciona azufre que inhibe los cambios en el tamaño de partícula del níquel durante los ciclos repetidos de carga y descarga, y el hierro mejora el rendimiento de celda particularmente hacia el final de la descarga de celda, y durante los impulsos de corriente. Dichas celdas utilizan típicamente un tubo cerámico de alúmina beta como el electrolito, que puede ser un tubo cilíndrico, o puede ser un tubo con una superficie retorcida.
[0003] Este tipo de celda tiene importantes ventajas teóricas sobre otras tecnologías de baterías, en particular, no hay reacciones laterales competitivas, por lo que puede haber una eficiencia de carga del 100%; no hay autodescarga; la celda puede autorregularse en el régimen de carga, evitando fallos de sobrecarga; si una celda de una batería conectada en serie fallara, la celda fallida tendrá una resistencia comparable a la de una celda intacta, de modo que la serie pueda continuar funcionando; y los materiales de los que está hecha la celda son baratos. Sin embargo, las celdas ZEBRA han utilizado hasta ahora un tubo de cerámica conductora de iones de sodio con un espesor de pared de al menos 1 mm como electrolito, y en consecuencia la celda debe funcionar a más de aproximadamente 270 °C para garantizar que el electrolito tenga suficiente conductividad de iones de sodio. El espesor del electrolito también significa que los tiempos de arranque típicos del ambiente se miden en horas para garantizar que el electrolito no se agriete. La alta temperatura de funcionamiento y el lento tiempo de arranque han limitado este tipo de batería a ciertas aplicaciones de nicho. Sin embargo, las capas de electrolitos más delgadas no soportadas no serían lo suficientemente fuertes como para soportar las tensiones durante la fabricación, el montaje y el funcionamiento. El documento WO2016/168727 describe un elemento electrolítico que comprende capas.
[0004] Por consiguiente, la presente invención proporciona un elemento electrolítico que comprende una lámina perforada de metal no reactivo y una capa no permeable de cerámica conductora de iones de sodio unida a una cara de la lámina perforada.
[0005] Por lo tanto, en este elemento electrolítico, la resistencia puede ser proporcionada por la lámina de metal, y esto permite que el espesor del electrolito se reduzca significativamente en comparación con el requerido en una celda ZEBRA convencional. Esto da como resultado una celda o una batería que puede funcionar adecuadamente a temperaturas significativamente más bajas, por ejemplo, menos de 200 °C. Además, una capa de cerámica significativamente más delgada también reduce significativamente las tensiones inducidas por el calentamiento del ambiente, por lo que los tiempos de arranque desde ambiente pueden ser de solo unos minutos. Ambos son beneficios comercialmente ventajosos.
[0006] En un segundo aspecto, la presente invención proporciona un procedimiento para fabricar un elemento electrolítico que comprende formar una lámina perforada de metal no reactivo y formar una capa no permeable de cerámica conductora de iones de sodio unida a una cara de la lámina perforada mediante la sinterización de un precursor para la cerámica a una temperatura superior a 650 °C y generalmente superior a 700 °C.
[0007] La capa no permeable de cerámica se puede realizar mediante un procedimiento de sinterización a temperatura elevada, típicamente por encima de 650 °C, y que puede estar por encima de 700 °C, por ejemplo, 800 °C, 900 °C o 950 °C, pero típicamente por debajo de 1150 °C. La capa no permeable de cerámica no es porosa, o puede tener poros cerrados, no conectados. Es preferentemente que tenga menos del 5 % de porosidad y, por lo tanto, más del 95 % de densidad. La capa no permeable de cerámica puede estar unida directamente a la cara de la lámina perforada, o puede estar unida indirectamente a la cara de la lámina perforada al estar unida a una subcapa cerámica porosa que está unida a la cara de la lámina perforada. La subcapa de cerámica porosa debe ser permeable, y puede tener una porosidad entre 15 % y 50 % (y por lo tanto ser entre 50 % y 85 % densa); y puede estar hecha de una composición que contiene formadores de poros y partículas más grandes que las utilizadas para hacer la capa cerámica no permeable. La capa de cerámica puede fabricarse, por ejemplo, mediante un procedimiento que implica sinterizar la subcapa de cerámica porosa y a continuación formar una capa superior densificada hecha con partículas que son más pequeñas que las utilizadas para formar la subcapa de cerámica porosa, para formar la capa de cerámica no permeable. La capa de cerámica no permeable puede comprender, por ejemplo, alúmina beta, pero además puede contener un material que forma un vidrio durante el procedimiento de sinterización. Por lo tanto, aunque se denomina capa de cerámica, el término "cerámica" en este contexto incluye combinaciones de cerámica y vidrio, siempre que la capa sea conductora de iones de sodio durante el uso. La capa de cerámica no permeable no debe ser permeable, es decir, impermeable a los gases y, en consecuencia, impermeable a los líquidos durante el funcionamiento.
[0008] Cuando hay una subcapa de cerámica porosa y permeable entre la capa no permeable de cerámica conductora de iones de sodio y la cara de la lámina perforada, la subcapa de cerámica porosa puede ser de un material que también es un conductor de iones de sodio. Esto tendría el beneficio de proporcionar una mayor superficie de material conductor de iones de sodio. Alternativamente, la subcapa cerámica porosa puede ser de un material que no conduce iones de sodio.
[0009] Para su uso en una celda de cloruro de sodio/níquel, el metal no reactivo en la lámina perforada puede ser níquel, o una aleación resistente a la corrosión tal como un acero ferrítico que contiene aluminio, en particular del tipo conocido como Fecralloy (marca registrada) que es hierro con hasta un 20 % de cromo, 0,5-12 % de aluminio y 0,1-3 % de itrio. Por ejemplo, podría comprender hierro con 15 % de cromo, 4 % de aluminio y 0,3 % de itrio. Cuando este metal se calienta en el aire, forma un recubrimiento de óxido adherente de alúmina que protege la aleación contra la oxidación adicional; esta capa de óxido también protege la aleación contra la corrosión durante la sinterización de la cerámica. Cuando este metal se utiliza como sustrato y se recubre con una capa de cerámica, se cree que la capa de óxido de alúmina en el metal se une con el recubrimiento cerámico, asegurando así que el material cerámico se adhiera al sustrato metálico. Otra posible aleación de acero resistente a la corrosión sería la que forma una capa de óxido de superficie de cromía o espinela de CrMn al calentarse; esta capa de óxido superficial es electrónicamente conductora. La provisión de la subcapa de cerámica porosa proporciona beneficios tanto durante la fabricación del elemento electrolítico como durante el uso de una celda que incorpora el elemento electrolítico.
[0010] Se apreciará que los metales tales como níquel y acero tengan una mayor expansividad térmica que los materiales cerámicos. El material cerámico forma una estructura sinterizada sólida durante la sinterización a una temperatura elevada que está muy por encima de la temperatura de funcionamiento de la celda en la que se va a utilizar el electrolito. Por lo tanto, durante el funcionamiento de la celda, el sustrato metálico mantiene el material cerámico bajo compresión debido a que la temperatura de funcionamiento de la celda (por ejemplo, 250° o 300 ° C) es significativamente menor que la temperatura durante la sinterización. La lámina de metal proporciona resistencia, mientras que la capa no permeable de cerámica proporciona el aislamiento eléctrico y las propiedades conductoras de iones de sodio requeridas del electrolito.
[0011] La lámina perforada puede tener, por ejemplo, un espesor en el intervalo de 50 pm hasta 500 pm, más preferentemente entre 80 pm y 250 pm. Puede ser, por ejemplo, una hoja metálica con perforaciones, por ejemplo, orificios de diámetro entre 20 pm y 60 pm, por ejemplo, 30 pm, siendo los orificios proporcionados a una separación de entre 100 pm y 200 pm, por ejemplo, 150 pm, u orificios más grandes de diámetro entre 60 pm y 100 pm, por ejemplo, 70 pm a una separación entre 150 pm y 300 pm, por ejemplo, 200 pm, en una matriz cuadrada o una matriz hexagonal. La separación de centro a centro entre los orificios en la matriz puede ser entre dos y diez veces el diámetro de los orificios. Dichas perforaciones se pueden realizar mediante un láser o mediante grabado químico. Alternativamente, la lámina perforada puede ser una lámina de metal expandida, es decir, una lámina que se ha proporcionado con múltiples ranuras y a continuación se ha estirado longitudinalmente y a lo ancho para que las ranuras se abran en aberturas. En este caso, la lámina de metal se prensaría o calandría preferentemente para que sea plana, antes de la formación de la capa de cerámica. También puede ser posible usar una malla metálica tejida como la lámina perforada, si se ha calandrado de modo que sea plana. El espesor de la capa de cerámica puede ser menor que el de la lámina perforada, siempre que sea lo suficientemente gruesa como para que no tenga poros pasantes y, por lo tanto, no sea permeable. Por ejemplo, puede tener un espesor no superior a 50 pm, por ejemplo, 20 pm o 10 pm.
[0012] La invención será descrita ahora con detalle y más particularmente, únicamente a modo de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 muestra una vista en sección de un electrolito de la invención;
La Figura 2 muestra una vista en sección de una celda de cloruro de sodio/níquel de la invención, que incorpora el electrolito de la figura 1;
La Figura 3 muestra una vista lateral esquemática de una batería que incorpora celdas como se muestra en la figura 2; y
La Figura 4 muestra una vista en sección de una célula de cloruro de sodio/níquel alternativa de la invención que incorpora el electrolito de la figura 1.
[0013] Con referencia a la figura 1, un elemento electrolítico 10 comprende una lámina 11 de un metal tal como níquel, o acero ferrítico que contiene aluminio, tal como el tipo conocido como Fecralloy (marca registrada), o un acero que forma una escala de óxido de CrMn cuando se calienta en aire. La lámina 11 tiene un espesor de 0,2 mm. La mayor parte de la lámina - la región central 12 - se perfora, por ejemplo, mediante perforación con láser para producir una gran cantidad de orificios pasantes 14, cada uno de los cuales tiene un diámetro medio de 30 pm y está separado por entre 150 pm y 200 pm, por ejemplo, en una matriz hexagonal; como resultado del procedimiento de perforación con láser, cada agujero 14 en la práctica se estrecha ligeramente a lo largo de su longitud, por ejemplo, de 35 pm en la superficie superior (como se muestra), en la que el láser es incidente, a 25 pm en la superficie opuesta. Un margen 15 alrededor de la periferia de la lámina 11, de 5 mm de ancho, no está perforado. Las dimensiones y separaciones del orificio se proporcionan aquí a modo de ejemplo; como alternativa, los orificios 14 podrían tener un diámetro medio, por ejemplo, entre 50 pm y 100 pm y estar separados por entre 200 pm y 800 pm. También se apreciará que los orificios 14 se pueden realizar mediante una técnica diferente, tal como grabado químico, y que, en consecuencia, su perfil de sección transversal puede diferir del que se muestra.
[0014] Cuando la lámina 11 es de un acero ferrítico que contiene aluminio, puede calentarse a continuación a una temperatura elevada en el aire para que forme una capa de alúmina adherente en todas las superficies. Después de formar los orificios pasantes 14, y si es apropiado formar la capa de alúmina por oxidación, una superficie de la región central perforada 12 se cubre a continuación en una capa de recubrimiento impermeable 16 de una cerámica conductora de iones de sodio. Una serie de cerámicas diferentes son adecuadas para formar esta capa 16. Por ejemplo, los materiales tales como p"-alúmina, o Na1+xZr2SixP3-xO12, o combinaciones tales como Na3PO4 - Na2SO4, o cerámicas de vidrio tales como Na3PS4 serían adecuados para este propósito. La capa 16 tiene un espesor preferentemente inferior a 100 pm, más preferentemente inferior a 30 pm, por ejemplo, 20 pm o 10 pm (y se muestra con un espesor exagerado en la figura, para mayor claridad). La capa 16 se deposita mediante la deposición del material en forma de polvo, por ejemplo, combinado con un líquido tal como agua o un alcohol orgánico para formar una suspensión; secado; y a continuación sinterizado. La deposición puede utilizar una técnica tal como serigrafía. La sinterización requiere una temperatura elevada que depende de la composición del material cerámico, pero es típicamente superior a 700 °C, por ejemplo, 800 °C o 900 °C. Algunos materiales pueden requerir una temperatura de sinterización aún mayor.
[0015] Con referencia ahora a la figura 2, se muestra una vista en sección a través de una celda eléctrica 20 de cloruro de sodio/níquel fundido recargable, que se muestra en su estado inicial sin carga; la vista no está a escala. La celda 20 comprende una bolsa 21 formada por dos elementos electrolíticos 10 con las capas de recubrimiento cerámico 16 orientadas hacia afuera, y cuyos márgenes periféricos no perforados 15 están soldados a un marco metálico 22, típicamente de níquel (los orificios de perforación 14 no se muestran en la figura 2). Este procedimiento de soldadura puede utilizar soldadura láser. Los márgenes 15 y los bordes externos del marco metálico 22 a continuación se recubren con un recubrimiento de aislamiento eléctrico 23 de un polímero tal como PTFE que puede soportar la temperatura de funcionamiento de la celda 20. Una mezcla de polvo 24 llena la bolsa 21 entre los elementos electrolíticos 10; y también hay una lámina 25 de níquel de malla expandida entre los elementos electrolíticos 10 e incrustada dentro de la mezcla de polvo 24 para asegurar un buen contacto eléctrico. La mezcla en polvo 24 incluye polvo de níquel, cloruro de sodio y cloroaluminato de sodio (NaAlCU) y preferentemente también pequeñas proporciones de sulfuro de hierro y cloruro de hierro, y polvo de aluminio. La mezcla de polvo 24 se puede mezclar y a continuación granular antes de introducirse en la bolsa 21, para inhibir la segregación de los materiales componentes. El marco metálico 22 incluye una lengüeta saliente 26 para actuar como un contacto de electrodo externo. El recubrimiento de aislamiento eléctrico 23 cubre todas las porciones expuestas del marco metálico 22 y cubre la mayor parte de la lengüeta 26, dejando una porción de extremo sin recubrimiento para permitir el contacto eléctrico.
[0016] La bolsa 21 se ubica centralmente dentro de una lata de acero inoxidable 28, y el fieltro de carbono 30 llena el espacio entre los elementos electrolíticos 10 y la lata de acero inoxidable 28; las superficies externas de la bolsa 21 y la superficie interna de la lata de acero inoxidable 28 se rocían con negro de carbón. La lengüeta saliente 26 es a continuación sellada a las porciones adyacentes de la lata de acero inoxidable 28 usando un polímero termoplástico de alta temperatura tal como fluoruro de polivinilideno (PVdF), por lo que hay un sello 32. Antes de sellar de esta manera, la lata de acero inoxidable 28 es evacuada, para eliminar el aire. A continuación puede haber un sello externo adicional 34 de una silicona vulcanizante a temperatura ambiente resistente a altas temperaturas.
[0017] Esta descripción es de la celda 20 en un estado descargado, que es la forma en la que se puede fabricar. Para que la celda funcione, debe calentarse a una temperatura superior a 157 °C, tal como 200 °C, a la que se funde el cloruro de aluminio y sodio; y a dicha temperatura, la capa de cerámica 16 conducirá iones de sodio lo suficiente. El cloroaluminato de sodio fundido permite que los iones de sodio se dispersen dentro de la bolsa 21 entre el cloruro de sodio y la capa de cerámica 16 de los elementos electrolíticos 10. La celda 20 puede cargarse aplicando un voltaje de una fuente de alimentación externa, entre la lata de acero inoxidable 28 (que está conectada al electrodo negativo de la fuente de alimentación externa) y la lengüeta saliente 26 (conectada al electrodo positivo). Esto, en consecuencia, atrae iones de sodio a través de las capas de cerámica 16 de los elementos electrolíticos 10 en contacto con el fieltro de carbono 30, donde se forma metal de sodio; al mismo tiempo, dentro de la bolsa 21, los iones de cloruro restantes reaccionan con el níquel para formar cloruro de níquel. Estas son las reacciones inversas que tienen lugar durante la descarga. Entonces, cuando la celda 20 está completamente cargada, una parte sustancial del polvo de níquel se ha convertido en cloruro de níquel dentro de la bolsa 21, y hay metal de sodio que ocupa gran parte del espacio dentro de la lata de acero inoxidable 28, que se funde debido a la temperatura elevada.
[0018] Se apreciará que el espesor de electrolito dentro de la celda 20 es el espesor de la capa de cerámica 16, que como se describió anteriormente puede tener solo 10 pm o 20 pm de espesor. Esto significa que el electrolito proporciona muy poca resistencia eléctrica si la celda funciona a más de 270 °C, como se requiere en las celdas ZEBRA convencionales; y también significa que se puede lograr un excelente rendimiento de celda a temperaturas de funcionamiento significativamente más bajas, o con materiales cerámicos con conductividades de iones de sodio algo más bajas que la alúmina beta. Además, la energía total disponible por unidad de volumen de una celda de la invención es de aproximadamente 0,43 kWh/l, que es considerablemente mayor que la que se puede lograr con celdas ZEBRA (0,13 kWh/l), mientras que la energía disponible por unidad de volumen es de aproximadamente 1,9 kW/l, que es aproximadamente el doble de la disponible de una batería de iones de litio recargable moderna, y muchas veces mayor que la disponible de una celda ZEBRA (0,04 kW/l).
[0019] Con referencia nuevamente a la Figura 1, en una modificación preferida, la capa de recubrimiento de cerámica no permeable 16 se reemplaza por una subcapa porosa y permeable 16a cubierta por una capa de cerámica no permeable 16b, como se indica por una línea discontinua en la Figura 1; como se muestra por la línea discontinua, la capa no permeable 16b también encapsula los bordes de la subcapa permeable 16a. La subcapa porosa y permeable 16a puede ser de la misma cerámica conductora de iones de sodio que la capa de cerámica no permeable 16b, pero típicamente se formaría a partir de una suspensión que contiene partículas algo más grandes. La subcapa porosa 16a se puede depositar, secar y sinterizar primero, y a continuación la capa cerámica no permeable 16b se puede depositar, secar y sinterizar en la parte superior, o alternativamente la subcapa 16a se puede depositar y secar, y a continuación la suspensión para formar la capa de cerámica no permeable 16b se puede depositar en la parte superior, y secar, y a continuación la capa combinada 16 se puede someter a una única etapa de sinterización.
[0020] La subcapa cerámica porosa y permeable 16a puede tener un espesor entre 10 pm y 100 pm, y la capa no permeable 16b puede tener un espesor en el intervalo de 5 pm a 50 pm, por ejemplo, 20 pm, 30 pm o 40 pm.
[0021] La provisión de la subcapa porosa y permeable 16a permite utilizar una capa de cerámica no permeable más delgada 16b sin arriesgar la existencia de poros pasantes, particularmente a través de los orificios 14. La deposición de la capa de cerámica no permeable 16b utiliza partículas finas en una suspensión que contiene plastificantes mínimos, de modo que cuando el depósito se seca puede tener una alta densidad verde. Sin la subcapa porosa 16a habría una falta de soporte mecánico para el material cerámico seco a través de los orificios 14, lo que tendería a dar como resultado concentraciones de tensión locales que iniciarían grietas durante la sinterización o el funcionamiento. Por el contrario, la subcapa de cerámica porosa 16a puede depositarse a partir de una formulación que tiene partículas más gruesas y aditivos tales como plastificantes, y cuando el depósito se seca los aditivos tienden a mantenerlo unido por lo que el precursor verde tiene una mayor resistencia verde pero puede tener una menor densidad verde, por lo que esta formulación tiene suficiente resistencia verde para ser autoportante sobre los orificios 14 durante la fabricación. Además, los cambios dimensionales relativamente pequeños que ocurren durante la sinterización de la subcapa porosa 16a dan como resultado concentraciones de tensión mínimas y, por lo tanto, no se agrietan. Aunque la subcapa de cerámica 16a es porosa, el tamaño de poro es mucho más pequeño y los poros están distribuidos de manera más uniforme que los orificios 14 a través de la lámina de metal 11, por lo que la subcapa de cerámica 16a proporciona un soporte adecuado para la capa no permeable 16b. Además, la provisión de la subcapa porosa 16a reduce el efecto del desajuste en la expansión térmica entre la lámina de metal 11 y la capa no permeable 16b.
[0022] Además, la subcapa de cerámica porosa 16a puede depositarse de tal manera que cree una superficie texturizada que posteriormente promueva la adhesión de la capa de cerámica no permeable 16b.
[0023] Si, como se describió anteriormente, la capa de cerámica no permeable 16 se reemplaza por la subcapa de cerámica porosa 16a cubierta por la capa de cerámica no permeable 16b, la subcapa de cerámica porosa y permeable 16a permite que la especie de reacción se distribuya lateralmente, hacia o desde los orificios 14, asegurando que las reacciones iónicas puedan tener lugar de manera más uniforme sobre la superficie externa de la capa de cerámica 16, y así lograr la máxima eficiencia del electrodo en la interfaz electrolito/electrodo.
[0024] La celda 20, tal como se describió anteriormente, proporciona un voltaje durante la descarga de alrededor de 2,58 V. Si se requiere un voltaje mayor, o si se requiere más corriente de la que está disponible en una sola celda 20, se pueden combinar múltiples celdas 20 para formar una batería, ya sea en serie o en paralelo o con conexión paralela de una serie de celdas. Las celdas 20 proporcionan los beneficios disponibles de una celda ZEBRA, pero como se mencionó anteriormente, proporcionan beneficios adicionales significativos. Al igual que con una batería ZEBRA, la celda 20 no implica reacciones laterales y, por lo tanto, proporciona una eficiencia coulombica del 100 %; no hay electrolitos orgánicos, por lo que se evita el peligro de incendio; es tolerante a las altas temperaturas ambiente y permite un fácil rechazo del calor; es seguro si se perfora y se autoextingue en un incendio; el exceso de descarga y la falta de descarga no causan problemas, ya que existen reacciones alternativas seguras y reversibles que se producen en estas condiciones; no hay autodescarga, y por lo tanto una larga vida útil en el estado cargado; y no se requieren productos químicos peligrosos durante el montaje. En la forma de un paquete de baterías con celdas en serie, la falla de una celda individual no tiene un efecto perjudicial significativo, ya que una celda fallida (en la que el electrolito se ha roto) fallará como un cortocircuito.
[0025] En comparación con una celda ZEBRA, la celda 20 es considerablemente más robusta debido a que la resistencia del elemento electrolítico 10 es proporcionada por la lámina de metal 11; la celda 20 puede experimentar velocidades de calentamiento más altas y gradientes térmicos más grandes, y proporciona un mejor acoplamiento térmico para la transferencia de calor, porque la celda 20 y el elemento electrolítico 10 es mucho más delgado; las rutas de difusión son más cortas, por lo que se pueden proporcionar celdas de mayor potencia.
[0026] Si una celda 20 se va a utilizar por sí sola, debe estar provista de una fuente externa de calor para calentarla a la temperatura de funcionamiento, y con aislamiento térmico para minimizar la pérdida de calor al medio ambiente. Cuando una cantidad de celdas 20 se combinan en una batería, cada celda 20 es autónoma, por lo que no hay intercambio de electrolito entre celdas adyacentes, por lo que la combinación de celdas 20 simplemente requiere colocar celdas 20 adyacentes entre sí, pero eléctricamente aisladas entre sí, y conectar los terminales eléctricos (la lata 28 y la lengüeta 26 respectivamente) de una manera deseada. Al igual que con la celda individual 20, la batería requiere una fuente externa de calor y aislamiento térmico externo.
[0027] Con referencia ahora a la figura 3, se muestra una vista lateral esquemática, parcialmente en sección, de parte de una batería 40. La batería 40 consiste en múltiples celdas 20 conectadas eléctricamente en serie, la lengüeta saliente 26 de una celda está conectada eléctricamente a la lata 28 de la celda adyacente; solo se muestran cuatro celdas 20. Entre celdas sucesivas 20 hay calentadores eléctricos 42, cada uno de los cuales consiste en un elemento calentador encapsulado dentro o entre capas de aislante eléctrico. Los calentadores eléctricos 42 pueden conectarse a un suministro de electricidad externo 44 (las conexiones individuales no se muestran), siendo el suministro de electricidad 44 controlado en respuesta a las señales de al menos un sensor de temperatura 46 dispuesto para monitorear la temperatura de al menos una de las celdas 20. Todas las celdas 20 están contenidas dentro de una capa 48 de aislamiento eléctrico y térmico. Los calentadores eléctricos 42 están dispuestos para calentar las celdas 20 a la temperatura de funcionamiento requerida. A modo de ejemplo, los calentadores eléctricos pueden ser del tipo que comprende un elemento calentador impreso.
[0028] En otros contextos, puede ser apropiado utilizar procedimientos de calentamiento alternativos. Por ejemplo, si se utiliza una batería que consiste en múltiples celdas 20 en combinación con un motor de combustión interna, por ejemplo, en un vehículo automotor, el calor de los gases de escape se puede transferir a las celdas 20 usando un intercambiador de calor. De manera similar, si dicha batería se utiliza junto con una unidad combinada de calor y energía, la fuente de calor puede usarse para calentar las celdas 20 a la temperatura de funcionamiento requerida.
[0029] Se apreciará que el elemento electrolítico 10, la celda 20 y la batería 40 se describen solo a modo de ejemplo, y que se pueden modificar de varias maneras. Por ejemplo, como se mencionó anteriormente, el elemento electrolítico 10 puede incluir una capa de cerámica 16 en la que una subcapa de cerámica 16a adyacente a la lámina de metal 11 es porosa, mientras que una subcapa de cerámica 16b más lejos de la lámina de metal 11 no es porosa; y puede depositarse mediante técnicas tradicionales de película gruesa húmeda, tales como serigrafía, o mediante procedimientos de deposición que utilizan una mayor proporción de disolvente a sólido, tales como deposición por pulverización. Como se mencionó anteriormente, los orificios de perforación 14 pueden tener un tamaño diferente al descrito anteriormente; y el espesor de la lámina de metal 11 y de la capa de cerámica 16 puede diferir del descrito anteriormente.
[0030] En cuanto a la celda 20, el aislamiento eléctrico 23 alrededor del perímetro de la bolsa 21 puede ser de un material diferente al mencionado anteriormente, y puede ser de un espesor diferente al de la capa de cerámica 16. La lámina 25 de níquel de malla expandida dentro de la bolsa 21 se puede reemplazar por una lámina de metal perforada o una malla metálica tejida; y en todos los casos puede fijarse o integrarse con el marco 22. Alternativamente, la lámina 25 de níquel de malla expandida se puede omitir, si hay suficiente conductividad eléctrica a través de la mezcla de polvo 24. En cuanto al espacio entre los elementos electrolíticos 10 y la lata de acero inoxidable 28, esto puede contener uno o más elementos de hoja metálica además o en lugar del fieltro de carbono 30, para proporcionar contacto eléctrico y absorción de sodio fundido.
[0031] También se apreciará que con respecto a la celda 20 también es factible disponer el compartimiento de cátodo para rodear el compartimiento de ánodo en lugar de viceversa.
[0032] Con referencia ahora a la figura 4, se muestra una vista en sección a través de una celda eléctrica 50 de cloruro de níquel/sodio fundido recargable alternativa, que se muestra en su estado inicial sin carga; la vista no está a escala. La celda 50 comprende una bolsa 51 formada por dos elementos electrolíticos 52 cada uno de los cuales consiste en una lámina de metal en forma de plato 53 con orificios de perforación 14 como se describe en la figura 1 (no se muestra en la figura 4), y con un reborde periférico plano no perforado 55. La lámina de metal 53 es de una aleación de acero que forma una capa de óxido de espinela de CrMn cuando se calienta en el aire. Los rebordes 55 se sueldan a un marco metálico 56, por ejemplo, mediante soldadura láser, después de insertar lana de acero 57 en el espacio dentro de la bolsa 51. El marco metálico 56 define una lengüeta saliente 58.
[0033] La bolsa ensamblada 51 a continuación se calienta en aire a una temperatura suficientemente alta para formar un óxido de espinela de CrMn sobre toda la superficie. El óxido de espinela de CrMn actúa como una barrera para la difusión de iones. Las porciones de las láminas metálicas 53 que tienen los orificios de perforación 14 a continuación están recubiertas en el exterior con una subcapa 60 de cerámica porosa al cubrir esas porciones con una suspensión que contiene partículas de un precursor para el material cerámico, secado y sinterización. A continuación, toda la bolsa 51, incluido el marco 56 y todos excepto la punta de la lengüeta 58, se sumerge a continuación en una suspensión adecuada, se retira, se seca y se sinteriza de modo que se recubre con una capa 62 de cerámica conductora de iones de sodio no porosa. Esta capa de cerámica no porosa 62 puede tener, por ejemplo, un espesor 10 |jm, y no es permeable, correspondiendo con la capa de cerámica no permeable 16b descrita anteriormente.
[0034] La bolsa 51 se ubica centralmente dentro de una lata 64 que puede ser de níquel, o un acero que forma una capa de óxido de espinela de CrMn. Una mezcla en polvo 66 llena la lata 64 alrededor de la bolsa 51. Al igual que con la mezcla en polvo 24 descrita anteriormente, la mezcla en polvo 66 incluye polvo de níquel, cloruro de sodio y cloroaluminato de sodio (NaAlCU) y preferentemente también pequeñas proporciones de sulfuro de hierro y cloruro de hierro, y polvo de aluminio. La mezcla en polvo 66 se puede mezclar y a continuación granular antes de introducirse en la lata 64, para inhibir la segregación de los materiales componentes. La lengüeta saliente 58 a continuación se sella a las porciones adyacentes de la lata 64 usando un polímero termoplástico de alta temperatura tal como fluoruro de polivinilideno (PVdF), por lo que hay un sello 68. A continuación puede haber un sello externo adicional 34 de una silicona vulcanizante a temperatura ambiente resistente a altas temperaturas como se describió anteriormente.
[0035] La celda 50 a continuación se calentaría a la temperatura de funcionamiento requerida y a continuación se cargaría sustancialmente de la misma manera que con la celda 20, de modo que se forme metal de sodio fundido dentro de la bolsa 51 y se forme cloruro de níquel en la lata 64 que rodea la bolsa 51. Durante la primera etapa de carga, cualquier oxígeno con la bolsa 51 reacciona con el metal de sodio, de modo que a partir de entonces no hay oxígeno presente. La descarga y recarga subsiguientes tienen lugar de la misma manera que con la celda 20 descrita anteriormente.
[0036] El sodio fundido formado durante la carga dentro de la subcapa de cerámica porosa 60 se absorbe a través de la subcapa de cerámica porosa 60 para emerger a través de los orificios de perforación 14. Se ha descubierto que la presencia de la escala de óxido de espinela de CrMn en las superficies de las láminas metálicas 53 de la bolsa 51 proporciona una buena interfaz con el sodio fundido, ayudando a absorber el sodio fundido en la bolsa 51 durante la carga. Por lo tanto, esto puede evitar la necesidad de proporcionar negro de carbón. Además, la conductividad eléctrica de la escala de CrMn en las superficies de las láminas metálicas 53 es suficiente para proporcionar conductividad eléctrica entre el sodio fundido y las láminas metálicas 53 y, en consecuencia, al marco 56 y, por lo tanto, a la lengüeta 58. Por consiguiente, la celda 50 no requiere el suministro de una lámina 25 de níquel de malla expandida, tal como se proporciona en la celda 20.
[0037] La celda 50 funciona sustancialmente de la misma manera que la celda 20, que difiere solo en la polaridad de los terminales, y se pueden ensamblar múltiples celdas 50 en una batería equivalente a la batería 40.
[0038] Cuando un elemento electrolítico, tal como los elementos electrolíticos 52, incluye una subcapa de cerámica porosa 60, esta puede estar hecha del mismo material cerámico que se utiliza para formar la capa 62 de cerámica no porosa conductora de iones de sodio. Típicamente, la suspensión utilizada para producir la subcapa porosa 60 contendría partículas más grandes que las utilizadas para producir la capa de cerámica no porosa 62. Además, la suspensión utilizada para producir la capa de cerámica no porosa 62 también puede contener partículas de un material formador de vidrio. Alternativamente, la subcapa de cerámica porosa 60 puede ser de un material cerámico diferente al de la capa 62 de cerámica conductora de iones de sodio no porosa; y, de hecho, la subcapa de cerámica porosa 60 puede ser de un material cerámico que no es un conductor de iones de sodio. La capa de cerámica no porosa 62 debe ser no permeable, por lo que puede no tener poros, o puede tener poros cerrados, no conectados, por lo que tiene preferentemente menos de 5 % de porosidad y por lo tanto más de 95 % de densidad.
[0039] En una alternativa adicional, las láminas de metal 11 utilizadas en los elementos electrolíticos 10 de las figuras 1 y 2 pueden ser de un metal diferente al descrito en relación con la figura 1, y en particular pueden ser de un acero que forma un óxido de espinela de CrMn. Como otra alternativa, las láminas de metal 11 pueden colocarse como las láminas de metal 53, para aumentar el espacio dentro de la bolsa 21 sin requerir un marco tan ancho 22.
[0040] También se apreciará que con respecto a la celda 50 también es factible disponer el compartimiento de cátodo dentro del compartimiento de ánodo en lugar de viceversa.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un elemento electrolítico que comprende una lámina perforada de metal no reactivo y una capa no permeable de cerámica conductora de iones de sodio unida indirectamente a una cara de la lámina perforada al unirse a una subcapa de cerámica porosa que se une a la cara de la lámina perforada.
2. Un elemento electrolítico según la reivindicación 1, donde la capa de cerámica no permeable no es porosa.
3. Un elemento electrolítico según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, donde la subcapa de cerámica porosa es de un material que también es un conductor de iones de sodio.
4. Un elemento electrolítico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el metal no reactivo de la lámina perforada es níquel, o es un acero ferrítico que contiene aluminio, o un acero que forma un recubrimiento superficial de cromía u óxido de espinela de CrMn.
5. Un elemento electrolítico según la reivindicación 4, donde el metal no reactivo es un acero ferrítico que contiene aluminio que se ha calentado en el aire para formar un recubrimiento adherente de óxido de alúmina antes de ser recubierto con la capa de cerámica.
6. Un elemento electrolítico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la lámina perforada tiene un espesor en el intervalo de 50 pm hasta 500 pm, más preferentemente entre 80 pm y 250 pm.
7. Un elemento electrolítico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la lámina perforada es una lámina de metal con perforaciones que son orificios de ancho entre 20 pm y 60 pm, con una separación de entre 100 pm y 200 pm, en una matriz cuadrada o una matriz hexagonal.
8. Un elemento electrolítico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde la lámina perforada es una lámina de metal expandida, y preferentemente se ha prensado o calandrado de manera que sea plana antes de la formación de la capa de cerámica.
9. Un elemento electrolítico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el espesor de la capa de cerámica no permeable no es superior a 100 pm, por ejemplo, 50 pm, 20 pm o 10 pm.
10. Una celda recargable de sodio y haluro metálico fundido, que incorpora un elemento electrolítico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
11. Una celda recargable según la reivindicación 10, que es una celda de cloruro de sodio/níquel.
12. Una celda recargable según la reivindicación 11, que comprende una bolsa definida por dos elementos electrolíticos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, los bordes de los dos elementos electrolíticos siendo unidos a un marco metálico y siendo la bolsa montada dentro de un recipiente, donde la bolsa contiene cloruro metálico y cloroaluminato de sodio durante el uso y el recipiente contiene un conductor eléctrico inerte y sodio durante el uso, o viceversa.
13. Una celda recargable según la reivindicación 12, donde cada lámina de metal perforada tiene un margen periférico que no está perforado, donde los márgenes periféricos de las láminas están soldados al marco metálico, y donde las superficies externas de la bolsa, definidas por los márgenes periféricos y por el marco metálico, están recubiertas con un aislante eléctrico polimérico no permeable.
14. Una celda recargable según la reivindicación 12, donde cada lámina de metal perforada tiene un margen periférico que no está perforado, donde las porciones perforadas de las láminas de metal están recubiertas con una subcapa de cerámica porosa, los márgenes periféricos de las láminas están soldados al marco metálico, y donde la capa no permeable de cerámica conductora de iones de sodio cubre las superficies externas de la bolsa, incluyendo tanto las láminas de metal como también el marco metálico.
15. Una batería que comprende múltiples celdas recargables según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, comprendiendo la batería también calentadores eléctricos entre celdas adyacentes.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB202012728D0 (en) 2020-08-14 2020-09-30 Lina Energy Ltd Electric battery assembly
GB202019388D0 (en) 2020-12-09 2021-01-20 Lina Energy Ltd Electrochemical cell, and battery assembly
CN112786970A (zh) * 2021-01-29 2021-05-11 天津市捷威动力工业有限公司 一种具有自加热功能的全固态电池及其制备方法
GB202104429D0 (en) 2021-03-29 2021-05-12 Lina Energy Ltd Composition for forming ceramic electrolyte, and resulting electrolyte
GB202110221D0 (en) 2021-07-15 2021-09-01 Lina Energy Ltd Electrochemical cell
GB202206106D0 (en) 2022-04-27 2022-06-08 Lina Energy Ltd Electrochemical cell
GB202401060D0 (en) 2024-01-26 2024-03-13 Lina Energy Ltd Electrochemical cell

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4003753A (en) * 1976-03-15 1977-01-18 Rockwell International Corporation Electrode structure for electrical energy storage device
JPH0770325B2 (ja) * 1986-09-22 1995-07-31 株式会社日立製作所 ナトリウム―硫黄電池
GB9011034D0 (en) * 1990-05-16 1990-07-04 Programme 3 Patent Holdings Electrochemical cell
JPH11121031A (ja) * 1997-10-17 1999-04-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ベータアルミナ電解質構造体及び二次電池
US20100239893A1 (en) * 2007-09-05 2010-09-23 John Howard Gordon Sodium-sulfur battery with a substantially non-porous membrane and enhanced cathode utilization
WO2011019796A1 (en) * 2009-08-12 2011-02-17 Igr Enterprises, Inc. Advanced solid state electrolytic device
US8518569B2 (en) * 2010-03-01 2013-08-27 Apple Inc. Integrated frame battery cell
US9306195B2 (en) * 2011-09-29 2016-04-05 General Electric Company Electrochemical cells
CN102534669B (zh) * 2012-01-10 2014-07-23 山西昇运有色金属有限公司 高性能铝材料制备用多连续电极电解槽
WO2013177088A1 (en) * 2012-05-23 2013-11-28 Materials And Systems Research, Inc. Porous metal supported thin film sodium ion conducting solid state electrolyte
ITUD20130030A1 (it) * 2013-03-01 2014-09-02 Sumeet Kumar Nanomateriali compositi ibridi
CN104282867B (zh) * 2013-07-12 2016-08-10 中国科学院上海硅酸盐研究所 用于钠电池的电解质陶瓷隔膜及其制备方法
NL2011422C2 (en) * 2013-09-11 2015-03-16 Exergy Holding B V Electrolytic seperator, manufacturing method and system.
JP2015138648A (ja) 2014-01-22 2015-07-30 住友電気工業株式会社 電池モジュール
KR102339641B1 (ko) * 2015-04-17 2021-12-15 필드 업그레이딩 유에스에이, 인코포레이티드 나트륨 이온 전도성 세라믹 세퍼레이터를 지니는 나트륨-알루미늄 배터리
US10601062B2 (en) * 2015-10-01 2020-03-24 Dynantis Corp. Sodium metal batteries with intercalating cathode

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Publication number Publication date
HUE056430T2 (hu) 2022-02-28
JP2020537327A (ja) 2020-12-17
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US11349155B2 (en) 2022-05-31
EP3695454B1 (en) 2021-08-11
CN111630704B (zh) 2023-08-22
EA039481B1 (ru) 2022-02-01
AU2018349189A1 (en) 2020-05-21
GB201716779D0 (en) 2017-11-29
JP7337816B2 (ja) 2023-09-04
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