[发明专利]一种电解液处理的实验室用金属钾片的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种电解液处理的实验室用金属钾片的制备方法及其应用，属于钾离子电池技术领域，金属钾块经预处理后，取一定量的电解液润湿其表面，在聚乙烯薄膜的包覆下，手动滚压至一定厚度，再用冲片器将其裁成特定的形状和尺寸，最后二次滴加电解液并包封保存。组装电池时，只需移除其表面包覆的薄膜即可。本发明可简单快捷地制备金属钾片，且制备的钾片可长期存储，能够解决目前金属钾片需现制现用、无法长期保存的难题，且能够大大缩短钾离子电池制备所耗的时间，降低了制备难度，能够有效推动钾电的科学研究及市场化应用。

技术领域

本发明涉及钾离子电池技术领域，尤其是一种电解液处理的实验室用金属钾片的制备方法及其应用。

背景技术

自日本索尼公司于1990年成功开发锂离子电池以来，经过几十年来的高速发展，锂离子电池早已经步入一个稳步发展时期。近年来，随着便携式电子产品、储能设备和电动/混合动力汽车的逐步兴起，更加高能量密度、长循环寿命和环境相容性的能量存储和转换设备已经开始被人们提及。然而，锂离子电池却是受到锂资源储量不足，全球分布不均这些因素的制约，无法满足未来人们日益增多的能量的需求。

钾离子电池被认为是最具潜力的锂离子电池的替代品，近年来备受科研工作者的关注。一方面，钾具有类似于锂的物理/化学性质，同时钾离子电池还被认为有着一个类似于锂离子电池的“摇椅存储机理”，这为钾离子电池的研究提供了一个很好的基础。而且，钾资源地壳储量丰富，钾离子与锂离子的相对比为：K/Li=23000ppm/20ppm，钾元素以盐的形式广泛分布于陆地和海洋之中，全球主要的经济体都有重要的钾盐矿存在，其价格低廉，有望成为下一代的大规模储能设备。再者，钾有类似于锂的氧化还原电位，且钾也可以电化学的从石墨层中嵌入/脱出，形成石墨插层化合物。安全性方面，由于钾的钾化电位（0.2V vs.K⁺/K）要更高于锂（0.1V vs. Li⁺/Li），所以也认为钾离子电池具有更高的安全性。

然而，目前钾离子电池还是处在一个基础的研究阶段，其发展仍受到多重因素的制约。其中，由于钾的化学性质极度活泼，且金属钾质软性粘，不易加工，故现有的金属钾片制备工艺很难满足未来钾离子电池产业化的需求。目前试验人员也多是现制现用，制片困难，且质量不高，耗时费劲。制备的金属钾片的规格，大小，厚度也很难统一，这极大限制了钾离子电池的科学研究以及市场化应用。

因此，目前急需一种简单便捷、高效可行、且可长期保存的金属钾片制备方法，以满足未来钾离子电池的科研需求和市场应用。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种电解液处理的实验室用金属钾片的制备方法及其应用，旨在通过优化金属钾片的制备工艺，提供一种高效便捷的金属钾片制备方法，以缩短钾离子电池制备过程所耗的时间，降低其制备的难度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种电解液处理的实验室用金属钾片的制备方法，包括以下步骤：

S1、在一个充满惰性气氛的手套箱中，用无尘纸将购得的金属钾块表面残留的煤油擦拭干净；

S2、在亚克力板上，用不锈钢刀将擦拭干净的金属钾块表面的氧化层切除；

S3、移取设定量的电解液滴加于S2预处理过的金属钾块表面；

S4、在聚乙烯薄膜的包覆下，借助金属铝棒将S3滴加过电解液的金属钾块手动滚压至具有设定厚度的金属薄片；

S5、用冲片器将S4滚压好的金属薄片裁成预设形状尺寸的薄片，即得到金属钾片；

S6、再次移取设定量的电解液滴加于S5已经裁好的金属钾片表面，并用聚乙烯薄膜包封，置于惰性气氛下保存。