一种用于热电池的低熔点高电导电解质及其制备方法与流程

本发明涉及电解质，尤其涉及一种用于热电池的低熔点高电导电解质及其制备方法。

背景技术：

1、热电池是一种采用熔融盐作为电解质的高温一次电池。在工作过程中，热电池内部的加热系统对固态的电解质进行加热使盐熔融，具备离子导电能力。

2、热电池常用的熔盐体系包括li c l-kc l、li f-l i c l-li br、li f-li br-kbr。其中li c l-kc l熔点为354℃，在一般电流密度条件下可以工作较长时间。然而，在电流密度较大时，正极发生副反应生成复杂的物相(如li k6fe24s26c l)，电池内阻升高。lif-li c l-li br具备离子活性高和离子迁移率高的优势，但其熔点为436℃。li f-li br-kbr材料熔点仅为324℃，但受到离子电导率的限制，只能支撑普通的电流密度大小。由于热电池特殊的工作机制，电解质的低熔点和高电导率始终是性能研发的目标。低熔点共晶盐体系已基本成熟，但由于自身带载能力较差，限制了其在热电池领域的广泛应用。

3、在现有的技术中，热电池领域对低熔点、高电导电解质体系的研发主要技术路线是在低熔点共晶盐体系中添加无机卤化锂盐，通过提升锂离子浓度从而改善电解质的离子电导率。但往往受限于共晶配比的限制，添加的无机卤化锂盐需要与原有熔盐体系形成低熔点共熔物，才可以在热电池工作中熔融并发挥传导锂离子的作用。采用无机锂盐比如氟化锂、氯化锂、溴化锂、碘化锂等作为低熔点共晶盐体系离子电导提升的添加剂。然而这些无机卤化锂盐在热电池使用过程中必须熔融才具备锂离子传输能力。无机锂盐比如氟化锂、氯化锂、溴化锂、碘化锂等熔点高，添加比例需要严格按照共晶配比，与原有的低熔点共晶体系形成共熔物，才能发挥离子电导提升作用。而添加比例受限也导致了其离子电导提升能力受限。因此，我们提出一种用于热电池的低熔点高电导电解质及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种用于热电池的低熔点高电导电解质及其制备方法。

2、本发明一方面提供一种用于热电池的低熔点高电导电解质，所述低熔点高电导电解质的配方按照质量百分数计，由低熔点共晶盐40％-60％、有机阴离子锂盐3％-35％、吸附载体35％-57％制成；

3、可选的，所述低熔点共晶盐为li br-kbr-csbr。

4、可选的，所述有机阴离子锂盐为li fs i、li tfs i、l i(cf3so2)2n、li c(cf3so2)3中的至少一种。

5、可选的，所述吸附载体为氧化物，氧化物为mgo、sio2、zro2、a l2o3中的至少一种。

6、另一方面，本发明提供一种用于热电池的低熔点高电导电解质的制备方法，包括以下步骤：

7、步骤一、将li br、kbr、csbr、有机阴离子锂盐、吸附载体分别进行真空干燥除水，干燥温度为60℃-180℃；

8、步骤二、将干燥后的li br、kbr、csbr按照共晶比例称量并混匀；

9、步骤三、将步骤二处理后的盐在300℃-450℃下高温处理2h，随后空冷至室温；

10、步骤四、将步骤三处理后的盐破碎并过50目筛，得到低熔点共晶盐；

11、步骤五、将低熔点共晶盐、有机阴离子锂盐、吸附载体材料按比例称量并混匀；

12、步骤六、将步骤五处理后的物料置于100℃-200℃下高温处理2h，随后冷却至室温；

13、步骤七、将步骤六处理后的物料进行破碎，过50目筛，得到新型低熔点高电导电解质粉料。

14、与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：

15、本发明的技术方案中，在无机低熔点共晶盐体系中首次添加有机阴离子锂盐，借助有机阴离子电荷高度离域特点，有机阴离子与锂离子相互作用弱，熔点低，低温范围内锂离子电导率高，其作为添加剂加入低熔点电解质体系中可以进一步降低电解质熔点，且添加量不受共晶比例限制，自身熔点可以实现在更低工作温度区间内传导锂离子，提升热电池低熔点电解质的离子电导率。

技术特征：

1.一种用于热电池的低熔点高电导电解质，其特征在于：所述低熔点高电导电解质的配方按照质量百分数计，由低熔点共晶盐40％-60％、有机阴离子锂盐3％-35％、吸附载体35％-57％制成。

2.根据权利要求1所述的一种用于热电池的低熔点高电导电解质，其特征在于，所述低熔点共晶盐为libr-kbr-csbr。

3.根据权利要求1所述的一种用于热电池的低熔点高电导电解质，其特征在于，所述有机阴离子锂盐为li fs i、li tfs i、li(cf3so2)2n、li c(cf3so2)3中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种用于热电池的低熔点高电导电解质，其特征在于，所述吸附载体为氧化物，氧化物为mgo、sio2、zro2、al2o3中的至少一种。

5.一种根据权利要求1-4任一项所述的用于热电池的低熔点高电导电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及电解质技术领域，尤其涉及一种用于热电池的低熔点高电导电解质及其制备方法。其技术方案所述低熔点高电导电解质的配方按照质量百分数计，由低熔点共晶盐40％‑60％、有机阴离子锂盐3％‑35％、吸附载体35％‑57％制成，所述低熔点共晶盐为Li Br‑KBr‑CsBr。本发明在无机低熔点共晶盐体系中首次添加有机阴离子锂盐，借助有机阴离子电荷高度离域特点，有机阴离子与锂离子相互作用弱，熔点低，低温范围内锂离子电导率高，且添加量不受共晶比例限制，自身熔点可以实现在更低工作温度区间内传导锂离子，提升热电池低熔点电解质的离子电导率。

技术研发人员：刘钰,张洋,王岩,李清馨,张梦起,白鑫涛,赵亚旭
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十八研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16