[发明专利]具有四组元无机熔盐的热电池用电解质

说明书

技术领域

本发明属于电化学技术领域，特别是涉及一种具有四组元无机熔盐的热电池用电解质。

背景技术

热电池是用固态无机盐作为电解质的贮备原电池，具有稳定性和可靠性高以及贮存寿命长的特点。室温下，固态无机盐电解质不导电，被加热材料加热后呈熔融状态的无机盐电解质具有高的离子导电性，此时，单体电池就可以向外输出能量了。

激活后，热电池的电性能特征取决于单体电池的电化学体系，以及电池的结构等几个因素。热电池一旦被激活，只要电解质保持熔融状态，热电池便处于工作状态，直到参加反应的活性物质被耗尽为止。另外一方面，即使活性物质是过量的，但由于热电池内部热量的散失致使电解质重新凝固，热电池也会停止工作。

因此，在激活后，要保证热电池能够正常工作就必须具备下面两个基本条件：(1)合适的电池单体电极材料以及足够的负极和正极材料数量；(2)整个电池的形状，以及其中所用的隔热材料的类型与数量。

热电池是为满足具体电性能而专门设计的。这些具体性能不仅包括输出电压，输出电流，激活后的工作寿命，激活时间等；还包括贮存环境条件，激活工作环境条件，装配固定方法，电池表面温度，激活方式和激活能量等等。随着热电池电特性需求的不同，热电池使用熔盐电解质有很大的不同。

2005年Serge Schoeffert研究了热电池建模(Serge Schoeffert“Thermalbatteries modeling，self-discharge and self-heating”；Journal of PowerSources 142(2005)361-369)。该研究主要使用了KCl-LiCl和LiF-LiCl-LiBr无机熔盐电解质，目的是解决自放电以及自加热问题。

2006年Patrick Masset研究了基于碘化物的热电池电解质(PatrickMasset；“Iodied-based electrolytes：A promising alternative for thermalbatteries”；Journal of Power Sources 160(2006)688-697)。该报道主要研究了二组元，三组元和四组元无机熔盐电解质。被研究的二组元电解质主要有：熔点为354℃的55.2％KCl-44.8％LiCl，熔点为260℃的58.2％LiI-41.8％KI，熔点为368℃的14.4％LiCl-85.6％。被研究的三组元电解质主要有：熔点为443℃的9.6％LiF-22％LiCl-68.4％LiBr，熔点为312℃的0.67％LiF-53.5％LiBr-45.83％KBr，熔点为312℃的0.81％LiF-56％LiBr-43.18％KBr，熔点为341℃的3.2％LiF-13％LiCl-83.8％LiI，熔点为265℃的2.6％LiCl-57.3％LiI-40.1％KI。被研究的四组元电解质是熔点为360℃的4.9％LiF-11.2％LiCl-34.9％LiBr-49％LiI。

显而易见，经文献比对研究可以确定使用KCl-LiCl无机熔盐电解质的热电池典型工作温度范围为400℃～600℃；使用LiF-LiCl-LiBr无机熔盐电解质的热电池典型工作温度范围为500℃～600℃。这两种电解质工作温度上限不能超过正极材料的分解温度，因此实际上热电池的有效工作温区很窄，严重限制了电池放电时间和比能量及比功率的提高。另外，在高温与径向离心力等动态力学负载的共同作用下，热电池锂合金负极材料中所含的金属锂或合金及其液化而被甩出，导致热电池短路、烧毁，危及到整体装置的安全。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种具有四组元无机熔盐的热电池用电解质，该电解质具有熔点低、电导率高、拓宽电池工作温区、提高电池比能量和应用安全性能，以及延长电池工作寿命的特点。

本发明具有四组元无机熔盐的热电池用电解质采用如下技术方案：

一种具有四组元无机熔盐的热电池用电解质，包括LiBr，KBr，CsBr和LiI，所述质量百分比含量：LiBr为20％～25％，KBr为12％～18％，CsBr为25％～30％，LiI为27％～43％。

而且，所述电解质为60目粉末。

本发明具有的优点和积极效果：