[发明专利]液态金属‑气体电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及储能器件领域，尤其涉及一种液态金属-气体电池及其制备方法。

背景技术

近些年，一些具有高能量密度的电池已经相继被开发出来，并已得到广泛、深入的研究，比如锌-空气电池(水系)、金属(锂/钠/钾)-空气电池、金属(锂/钠)-硫电池。这些电池都具有非常高的能量密度，同时也存在一些各自的技术难题制约其未来的应用发展。其中，这些高能量密度的电池有一个共同的缺点，即这些电池都采用固态金属作为电极材料，在充放电过程中由于副产物的积累和界面反应的不均匀，导致了金属枝晶的产生，使电池容易出现短路故障，进而极大地影响了电池的循环寿命和安全性。

发明内容

鉴于上述情况，有必要提供一种具有高能量密度、长循环寿命且高安全性能的液态金属-气体电池。

另外，还有必要提供一种上述液态金属-气体电池的制备方法。

一种液态金属-气体电池，其包括正极、负极、电解液及用于封装该正极、负极及电解液的壳体，该负极为金属，在充放电过程中为液态；该正极包括正极活性材料及一多孔结构的正极导电膜片，该正极活性材料为气体；该电解液中含有由该负极中所含的至少一种金属形成的离子，该电解液设置于该正极活性材料与负极之间，该正极导电膜片设置于正极活性材料与电解液之间并与电解液接触，该负极不溶于该电解液。

一种液态金属-气体电池的制备方法，包括以下步骤：提供一壳体，该壳体包括一腔体；将一负极材料置于壳体的腔体中，该负极材料为金属，该负极材料在液态金属-气体电池处于工作状态时为液态；将一电解液置于壳体的腔体中覆盖该负极材料，该电解液中包含由该负极材料中所含的至少一种金属形成离子；将一多孔结构的正极导电膜片固定于腔体内且位于电解液远离负极材料的一侧，且该正极导电膜片与该电解液接触；以及将一正极活性材料充入壳体的腔体中并封装该壳体，其中该正极活性材料为气体。

本发明的液态金属-气体电池，其在工作状态时负极材料呈液态。该呈液态的金属负极材料可有效地改善界面特性，使得电解液与负极材料接触充分，从而提高电化学性能，且有效地提高了电子的迁移和离子的传输性能，从而提高了电池的循环稳定性。另外，由于该液态的金属负极材料良好的流动性和均匀性，在充放电过程中可很好地避免枝晶的形成，从而有效地提高了电池的安全性能。此外，由于本发明的液态金属-气体电池其正极活性材料为气体，从而降低了该液态金属-气体电池的工作温度。另外，由于该正极活性材料为气体，使得该液态金属-气体电池的质量大幅度减轻，从而显著地提高了电池的能量密度。

附图说明

图1为本发明实施方式的液态金属-气体电池的结构示意图。

主要元件符号说明