[发明专利]一种Li2

说明书

本发明提供了一种Li₂S‑Si半固态液流全电池，通过以不同配比的硅、导电剂I、电解液I和任选的表面活性剂I做成负极半固态活性浆料，以不同配比的硫化锂、导电剂II、电解液II和任选的表面活性剂II做成正极半固态活性浆料。本发明提供的正、负极活性浆料粘度适中，二者所组成的半固态液流全电池的电化学性能优异，同时避免了传统锂‑硫电池中活泼锂金属的使用，安全性大大提高。

技术领域

本发明涉及液流电池领域，特别涉及一种Li₂S-Si半固态液流全电池。

背景技术

到目前为止，液流电池被认为是最适合用于大规模蓄电的储能方式之一。

液流电池是一种利用具有电化学活性的液体作为储能介质的二次电池。它主要由电极材料存储罐、反应室、抽送泵和管道组成。在电池工作时，罐中的正负极电极材料由抽送泵送入反应室内发生氧化还原反应，对外则表现为充电或放电。这种装置的功率主要取决于反应室的特性，而能量取决于存储罐的大小，故其功率和能量是可以独立调节的。另外，液流电池构造简单、成本低廉、易于维护。但是，由于活性物质在溶液中的溶解度偏低，使得其能量密度远低于传统锂离子电池。

半固态液流全电池是在传统液流电池概念的基础上发展起来的。它主要是采用固态活性材料替代了传统液流电池中可溶解的活性材料。由于固体材料在溶液中的等效溶解度远大于可溶解活性材料的溶解度，因此电池的能量密度得到大幅提升。半固体液流电池已发展成为液流电池研究中的一个重要分支。

比如，用钴酸锂，锰酸镍锂和钛酸锂等活性材料与导电剂，电解液混合制成的泥浆代替溶液作为电极材料，这就大大提高了活性物质在电极材料中的占比，使得整体的能量密度得到了提升。

随着半固态浆料电池的发展，许多高容量的锂离子电池也被应用这个领域。锂硫电池就是其中之一。传统的锂硫电池以单质硫作为电池正极，金属锂片作为电池负极。单质硫理论比容量可达1675mAh/g。此外，硫在地球中储量丰富，具有价格低廉，环境友好等特点。

然而，在上述锂-硫半固态液流全电池中，负极使用活泼的锂片，这也使得整个储能系统的危险性大大增加。

因此，亟需研究开发出一种可替代负极锂片的安全性高的负极，并且能够得到高容量、粘度适中的负极半固态浆料，以及与其相匹配的正极半固态浆料，以获得安全性高并且电化学性能优异的半固态液流全电池。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：一种Li₂S-Si半固态液流全电池，通过以不同配比的硅、导电剂、电解液、表面活性剂做成负极活性浆料，以不同配比的硫化锂、导电剂、电解液、表面活性剂做成正极活性浆料，本发明提供的正、负极活性浆料粘度适中，二者所组成的半固态液流全电池的电化学性能优异，安全性高，从而完成了本发明。

本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，本发明提供一种用于半固态液流全电池的负极活性浆料，负极活性浆料包括硅、导电剂I、电解质溶液I，和任选的表面活性剂I。

第二方面，本发明还提供一种用于半固态液流全电池的正极活性浆料，正极活性浆料包括金属硫化物、导电剂II、电解质溶液II，和任选的表面活性剂II。

第三方面，本发明提供一种半固态液流全电池，其包括第一方面所述的负极活性浆料和/或第二方面所述的正极活性浆料、正极储存罐1、负极储存罐2、正极室5、负极室6、隔膜7、集流体8、正极浆料输送装置3和负极浆料输送装置4。

其中，上述半固态液流全电池制备方法，包括以下步骤：

步骤1，制备正极活性浆料、负极活性浆料；

步骤2，将步骤1制得的浆料分别注入正极储液罐1和负极储液罐2内；