[发明专利]一种含ZnO的锌基熔盐电池电解质/隔膜材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含ZnO的锌基熔盐电池电解质/隔膜材料及其制备方法。该电解质/隔膜由具有高界面润湿作用以及绝缘骨架支撑作用的高表面能ZnO、锌基熔盐电解质及附属添加剂组成，其中ZnO在电解质/隔膜制备过程中原位生成且表面由电解质均匀包覆。该电解质/隔膜通过水汽熏蒸—高温熔融—过冷凝结工艺直接合成，且ZnO外层包覆的锌基熔盐电解质具有低熔点、高离子电导率、宽电压窗口。该电解质/隔膜具有良好的离子导电性和电极界面润湿性，且制备方法工艺新颖，流程可控，具有良好前景。

技术领域

本发明属于高温熔盐电池电解质/隔膜材料开发领域，特别涉及一种含ZnO的锌基熔盐电池电解质/隔膜材料及其制备方法。

背景技术

熔盐电池是用电池本身的加热系统将不导电的固体熔盐电解质加热熔融成离子型导体从而进入工作状态的一种热激活储备电池，具有工作温度高、倍率性能好、比特性优良、耐贮存等特点，通常在350～550℃的温度区间内工作，激活后具有良好的放电性能，被广泛用于特殊环境的工作电源。

熔盐电池的电解质/隔膜是由熔盐电解质和具有高比表面积的惰性无机骨架材料组成的，其具有几个重要性能参数，包含熔点、电导率、界面润湿性等。其中，熔点主要影响电池的激活工作温度，而电导率和界面润湿性则直接影响电池的放电性能。为不断提高熔盐电池的整体性能，先进电解质/隔膜材料的开发至关重要。

目前熔盐电池的整体发展趋于短激活时间、高比功率、高比能量，这要求热电池的电解质层具有低熔点、低冗余度、高离子电导、高电极界面润湿性、高电解质负载量等。对此，国内外科技工作者进行了大量研究，但研究体系主要以LiCl-KCl、LiCl-LiB r-KBr等锂基熔盐为主，隔膜骨架材料方面主要以Al₂O₃、MgO等多孔惰性氧化物材料为主。锂基熔盐虽具有高熔融态离子电导率，但其熔点高达350～430℃，极大地提高了熔盐电池的工作温度，而Al₂O₃、MgO等隔膜材料虽具有良好的绝缘骨架作用和熔融态电解质吸附作用，但二者较高的表面能将极大降低电解质/隔膜的电极界面润湿性，进而损害电池性能。除此之外，Al₂O₃、MgO无法在电解质/隔膜材料制备中原位生成，需要向电解质中进行二次添加并进行机械混合，该过程极易造成电解质/隔膜组分不均并增大电池阻抗，而且为了确保界面润湿性，使用Al₂O₃、MgO等隔膜材料时通常需要提高电解质/隔膜中的电解质含量，这将显著增加了电解质/隔膜的冗余度，不利于提高电池的比特性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种含ZnO的锌基熔盐电池电解质/隔膜材料及其制备方法；为高温熔盐电池电解质/隔膜材料开发提供新的参考。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

第一方面

本发明提供了一种含ZnO的锌基熔盐电池电解质/隔膜材料，由具有高界面润湿作用以及绝缘骨架支撑作用的高表面能ZnO、锌基熔盐电解质及添加剂组成，其中ZnO 在所述电解质/隔膜材料的制备过程中原位生成且表面由电解质均匀包覆。