[发明专利]一种核磁共振原位铝空气电池及其放电测试方法

说明书

本发明公开了一种核磁共振原位铝空气电池及其放电测试方法，所述电池包括电池外壳、正极极片、电解质、负极极片和加压螺帽，其中：电池外壳为中空的圆柱体，由圆柱体上下底面开口；加压螺帽含有连通电池外壳上下底面的中央通孔；电解质的上表面紧贴正极极片的下表面，电解质的下表面紧贴负极极片的上表面；正极电极导线的一端与正极极片的上表面相连，另一端经电池外壳底面开口伸出；负极电极导线的一端与负极极片的下表面相连，另一端经中央通孔伸出；电池外壳内壁设置有与加压螺帽相吻合的螺纹接口，通过螺纹咬合对正极极片、电解质和负极极片加压。本发明结构简单、装配方便、成本低廉、电池所用装配元件少，所用材料成本较低且容易加工。

技术领域

本发明涉及一种铝空气电池，特别涉及一种核磁共振原位检测用铝空气电池及实现对其强制放电反应进行原位在线检测的方法。

背景技术

随着电动车、智能电网等大型储能系统的发展，锂资源储量有限使其成本越来越高。而铝是地壳中含量最丰富的金属，理论比容量高达2.98 Ah/g，仅次于锂（3.86 Ah/g），铝还具有8.10 Wh/g的高能量密度。此外，由于其丰富、低廉的价格、无毒性和环境友好性的特点，将成为锂离子电池的理想替代者。

核磁共振是一种短程技术，通过确定NMR参数，如化学位移、标量或偶极耦合常数、四极参数和弛豫行为，可以提供有关核局部环境的有价值信息。因此，在正极材料、负极材料和电解质上运用核磁共振的方式来表征其结构特点已经变得流行，但这些研究都是在非原位情况下进行的，不能真实反映电池中充放电过程中的结构变化。由于核磁共振谱仪本身的复杂化、微缩化，无法将大面积的铝空气电池放置其中进行原位测试，且目前已有的一些原位电池装置大多是用在X射线衍射、光谱分析等领域，而这些原位电池大多构造复杂、电池装置太大、电池内部为密封环境，无法直接应用于铝空气电池的原位测试中。因此，发明一种结构简单、易于操作、成本低廉且非密闭环境的核磁共振原位电池装置具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在提供一种结构简单、方便操作的核磁共振原位铝空气电池，并将该电池应用至核磁共振原位检测中，意旨检测放电过程中的动态变化。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种核磁共振原位铝空气电池，包括电池外壳、正极极片、电解质、负极极片和加压螺帽，其中：

所述电池外壳为中空的圆柱体，由圆柱体上下底面开口，内径不小于加压螺帽螺纹部分外径；

所述电池外壳的内部设置有正极极片、电解质、负极极片和加压螺帽；

所述加压螺帽含有连通电池外壳上下底面的中央通孔；

所述电解质的上表面紧贴正极极片的下表面，电解质的下表面紧贴负极极片的上表面；

所述正极极片的上表面与正极电极导线的一端相连，正极极片导线的另一端经电池外壳底面开口伸出壳体外面；

所述负极极片的下表面与负极电极导线的一端相连，负极极片导线的另一端经加压螺帽的中央通孔伸出壳体外面；

所述电池外壳内壁设置有与加压螺帽相吻合的螺纹接口，通过螺纹咬合对正极极片、电解质和负极极片加压。

一种利用上述核磁共振原位铝空气电池进行核磁共振原位测试铝空气电池放电的方法，包括以下步骤：

（1）将上述核磁共振原位铝空气电池所有电池组装附件经有机溶剂洗涤干净，在烘箱中烘干后准备组装；

（2）将正极极片与正极导线接触并固定，然后将正极导线从电池外壳的底面穿出；

（3）将电解质放置于电池外壳中，紧贴正极极片；

（4）将负极极片与负极导线接触并固定，然后将未接触负极导线的一面置于电解质的另一边上，并将负极导线从加压螺帽的中央通孔中穿出；