[发明专利]热能供能电化学电池

说明书

本公开提供了一种热能供能电化学电池，其包括阳极、阴极和固体金属聚合物/玻璃电解质。相比于固体金属聚合物/玻璃电解质的总重量，固体金属聚合物/玻璃电解质包含1重量％至50重量％的金属聚合物，并且相比于固体金属聚合物/玻璃电解质的总重量，固体金属聚合物/玻璃电解质包含50重量％至90重量％的固体玻璃电解质。固体玻璃电解质包括工作阳离子和电偶极子。热能供能电化学电池可用于捕获来自各种来源的热量，包括太阳能，废热和体热。热能供能电化学电池可以被制成大面积薄电池。

技术领域

本公开涉及通过热能进行供能的包含固体金属聚合物/玻璃电解质的电化学电池。

背景

电化学电池具有被电解质隔开的两个电极，即阳极和阴极。在传统的电化学电池中，这些电极中的材料同时具有电子活性和化学活性。阳极是化学还原剂，并且阴极是化学氧化剂。阳极和阴极都能够获得和失去离子，通常能够获得和失去相同的离子，该离子被称为电池的工作阳离子。电解质是工作离子的导体，但通常它不能获得和失去离子。电解质是电子绝缘体，它不允许电子在电池内移动。在传统的电化学电池中，在电化学电池循环之前，阳极和阴极两者或至少其中之一包含工作阳离子。

电化学电池通过具有电子和离子成分的两个电极之间的反应来运行。电解质对电池内部的工作阳离子进行传导，并且迫使也参与反应的电子通过外部电路。

电池可以是简单的电化学电池，或者可以是多个电化学电池的组合。

可充电电化学电池和包含这种电化学电池的可充电电池组通常使用来自外部电源的电能进行充电。

发明内容

本公开提供了一种热能供能电化学电池，其包括阳极、阴极和固体金属聚合物/玻璃电解质。与固体金属聚合物/玻璃电解质的总重量相比，固体金属聚合物/玻璃电解质包含1重量％至50重量％的金属聚合物，并且与固体金属聚合物/玻璃电解质的总重量相比，固体金属聚合物/玻璃电解质包含50重量％至90重量％的固体玻璃电解质。固体玻璃电解质包含工作阳离子和电偶极子。

下列附加特征可以与上述热能供能电化学电池组合，可以与本说明书中的任何其他特征组合，并且可以任何组合彼此组合，除非明确相互排斥：

i)热能供能电化学电池在给定温度下或给定温度范围内可递送的电功率(P_dis)是具有相同阳极，相同阴极和固体玻璃电解质但缺少金属聚合物的电化学电池的至少85％；

ii)热能供能电化学电池在给定温度下或给定温度范围内可递送的电功率(P_dis)是具有相同阳极，相同阴极和固体玻璃电解质但缺少金属聚合物的电化学电池的至少125％；

iii)热能供能电化学电池的杨氏模量可以小于120GPa/mm²；

iv)固体金属聚合物/玻璃电解质的杨氏模量可以小于120GPa/mm²；

v)热能供能电化学电池的最大外表面的表面积至少为1m²；

vi)在25oC下，固体金属聚合物/玻璃电解质的离子电导率至少为固体玻璃电解质的离子电导率的25％；

vii)阳极可包括金属箔；

viii)阳极可包括碳；

ix)金属聚合物可以包括金属聚丙烯酸盐；

x)金属聚丙烯酸盐可包括聚丙烯酸钠；

xi)金属聚合物可以包括金属聚乙二醇；

xii)金属聚合物中的金属可以包括钠(Na)、锂(Li)或铝(Al)；

xiii)固体金属聚合物/玻璃电解质可以粘附在阴极、阳极或这两者上；