厚度在200-300mm之間。電解裝置組裝完成后，將電解池加熱升溫至800°C。最后，通過調節正極導電桿調劑正極塊體位置，使其浸入電解質中1mm深并浸泡一定時間，至此完成本發明可充放電鋁離子熔鹽電池。圖1為本實例的電池示意圖。
[0029]實施例2
[0030]取純度大于99%的石墨塊體，并將其加工為邊長1000mm，高200mm的方片狀塊體，并在片體的橫截面中心位置加工出深100mm，直徑10mm的螺紋，并通過螺紋連接一根直徑60mm的不銹鋼棒作為正極石墨的導電桿。砌筑邊長1200mm，深100mm的底部導電，側壁絕緣的長方體電解池作為反應容器。在惰性氣氛保護下選取銅鋁錠預熔于反應容器底部，形成大約60_厚覆蓋整個反應容器底部的類圓柱狀銅鋁合金錠。以等摩爾的LiF和KF為支持電解質，并添加質量分數8%的AlCl3W提供鋁離子。組裝電池時，混合均勻的電解質添加在底部覆蓋了 60mm厚銅鋁合金的反應容器中，電解質的厚度在200-300mm之間。電解裝置組裝完成后，將電解池加熱升溫至700°C。最后，通過調節正極導電桿調劑正極塊體位置，使其浸入電解質中1mm深并浸泡一定時間，至此完成本發明可充放電鋁離子熔鹽電池。圖2為本實例的電池示意圖。
[0031]實施例3
[0032]將純度大于90%的石墨塊體加工為邊長1000mm，厚10mm的方片狀塊體，并在片體的一邊加工出深200_，直徑60_的螺紋，并通過螺紋連接一根直徑60_的不銹鋼棒作為正極石墨的導電桿。砌筑邊長1200mm，深1200mm的立方體電解池作為反應容器。選取純度大于99 %的鋁錠，將其加工為邊長1000mm，厚50mm的方片狀，并在片體的一邊加工出深100mm，直徑30mm的螺紋，并通過螺紋連接一根直徑30mm的不銹鋼棒作為負極鋁片的導電桿。以等摩爾的CaClJP LiCl為支持電解質，并添加質量分數8%的AlF3W提供鋁離子。組裝電池時，混合均勻的電解質添加反應容器中，電解質的厚度在1100-1200mm之間。電解裝置組裝完成后，將電解池加熱升溫至600°C。最后，通過調節正極導電桿調劑正極塊體位置，使其浸入電解質中100mm深并浸泡一定時間，至此完成本發明可充放電鋁離子熔鹽電池。圖3為本實例的電池示意圖。
[0033]實施例4
[0034]將純度大于90%的石墨塊體加工為邊長1000mm，厚10mm的方片狀塊體，并在片體的一邊加工出深200_，直徑60_的螺紋，并通過螺紋連接一根直徑60_的不銹鋼棒作為正極石墨的導電桿。砌筑邊長1200mm，深1200mm的立方體電解池作為反應容器。選取銅鋁合金錠，將其加工為邊長1000mm，厚50mm的方片狀，并在片體的一邊加工出深100mm，直徑30mm的螺紋，并通過螺紋連接一根直徑30mm的不銹鋼棒作為負極銅鋁片的導電桿。以等摩爾的LiCl和KCl為支持電解質，并添加質量分數8%的AlCl3W提供鋁離子。組裝電池時，混合均勻的電解質添加反應容器中，電解質的厚度在1100-1200mm之間。電解裝置組裝完成后，將電解池加熱升溫至400°C。最后，通過調節正極導電桿調劑正極塊體位置，使其浸入電解質中100mm深并浸泡一定時間，至此完成本發明可充放電鋁離子熔鹽電池。圖4為本實例的電池示意圖。
【主權項】
1.一種可充放電鋁離子熔鹽電池，其特征在于包含正極、負極和含有鋁離子的熔融鹵化物混合鹽電解質及電解池裝置，其中正極為石墨，負極為固態、液態金屬鋁或其合金，電解質為含有鋁離子的熔融鹵化物體系。
2.如權利要求1所述可充放電鋁離子熔鹽電池，其特征在于所述熔融鹵化物體系由堿金屬、堿土金屬氯化物、氟化物、溴化物以及碘化物中的一種或一種以上混合而成的溫度在25-1000°C之間的熔融鹵化物體系。
3.如權利要求1所述可充放電鋁離子熔鹽電池，其特征在于所述鋁離子由含鋁鹵化物、鋁酸鹽提供，包括:A1F3、A1C13、AlBr3.AlI3或 Na 3A1F6。
4.如權利要求1所述可充放電鋁離子熔鹽電池，其特征在于所述正極石墨質材料碳含量為50%?100%。
5.如權利要求1所述的可充放電鋁離子熔鹽電池，其特征在于所述正極或固態負極形狀為片狀、長方體狀、立方體狀，圓筒狀塊體或其它具有至少一個平面的不規則塊體。
6.如權利要求1所述可充放電鋁離子熔鹽電池，其特征在于所述負極為固態、液態金屬鋁或固態、液態的金屬鋁與金屬銅、鐵、鎳、鉛、鉍、錫、銀形成的二元或多元合金。
7.根據權利要求1所述的可充放電鋁離子熔鹽電池的制備方法，其特征在于，包括以下的制備步驟: 1)將石墨塊體與正極耐高溫導電桿采用螺紋、夾具、鉤掛、鑲嵌或耐高溫金屬絲捆綁方式連接作為正極； 2)當液態鋁或鋁合金做負極時，采用側壁絕緣，底部導電的電解池作為本發明可充放電鋁離子熔鹽電池的反應容器；當固態鋁或鋁合金做負極時，反應容器導電性無要求； 3)當液態鋁或鋁合金做負極時，取金屬鋁或鋁合金置于步驟2)所述底部導電的反應容器，并加熱至熔融，隨后冷卻于反應容器底部作為負極；當固態鋁或鋁合金做負極時，將固態鋁或鋁合金采用螺紋、夾具、鉤掛、鑲嵌或耐高溫金屬絲捆綁方式與負極導電桿連接作為負極； 4)配制含有鋁離子熔融鹵化物電解質體系； 5)準備好正極、負極以及含有鋁離子的熔融鹵化物電解質體系后，組裝電池，隨后加熱至工作溫度，此時電解質呈液態； 6)步驟5)所述電解池達到工作溫度后，將正極石墨塊體浸入含有鋁離子的熔融鹵化物電解質中；同時保證正極耐高溫導電桿未浸入電解質以及正負極未發生短接。
8.根據權利要求7所述的可充放電鋁離子熔鹽電池的制備方法，其特征在于，步驟I)、3)中，所述正極、負極耐高溫導電桿為鐵、鉬、鈦、鎳、銅、鋁、鋯、鉿金屬或合金制成。
9.根據權利要求7所述的可充放電鋁離子熔鹽電池的制備方法，其特征在于，步驟4)中，含有可自由移動的鋁離子熔融鹵化物電解質體系是由堿金屬、堿土金屬氟化物、氯化物、溴化物、碘化物中的一種或一種以上配合Na3AlF6中的一種混合得到。
10.根據權利要求7所述的可充放電鋁離子熔鹽電池的制備方法，其特征在于，步驟5)中，當負極為液態鋁或鋁合金時，電池的組裝是將所得電解質在無氧無水環境中磨成顆粒或粉末，顆粒或粉末粒徑在0.001-50mm之間，置于底部完全覆蓋了 5-500mm厚的鋁塊或鋁合金塊的底部可導電的反應容器中，電解質厚度在20-500_之間；當負極為固態鋁或鋁合金時，電池的組裝是將所得電解質在無氧無水環境中磨成顆粒或粉末，顆粒或粉末粒徑在.0.001-50mm之間，置于導電性無要求的反應容器中，電解質厚度在100-5000mm之間，電池的正、負極通過正負極導電桿懸掛浸泡在電解質中。
【專利摘要】本發明涉及一種可充放電鋁離子熔鹽電池及其制備方法，屬于電池技術領域，用于風能、太陽能、潮汐能等可再生清潔能源的能量儲存與轉換利用。本發明的一種可充放電鋁離子熔鹽電池包含正極、負極、電解質，其中正極為石墨，負極為金屬鋁或其合金，電解質為含有鋁離子的熔融鹵化物體系。本發明所提出的可充放電鋁離子熔鹽電池具有可快速充放電、容量高、效率高、循環性能穩定、安全性高、清潔環保等特點。
【IPC分類】H01M10-38, H01M10-39
【公開號】CN104868179
【申請號】CN201510243839
【發明人】焦樹強, 焦漢東, 王俊香, 劉勇
【申請人】北京科技大學, 石嘴山市天和創潤新材料科技有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月13日