合金化对Li‖Te液态金属电池影响及失效分析

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:hanshuang
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电化学储能具有较高的能量效率、灵活的功率、较长的寿命以及较低的维护成本等显著优势,在可再生能源大规模并网和削峰填谷等领域具有巨大的应用潜力。作为一种新型的电化学储能技术,液态金属电池具有成本低、容量大、效率高和使用寿命长等优点,但是其工作电压低,能量密度也相对较低。为解决这一问题,在国内外研究文献报导的基础上,本文尝试采用电极合金化技术,通过Te与不同元素进行配比,制备了 Li‖Te体系的系列液态金属电池,以提高电池的性能。并在此基础上,系统研究了所制备电池可能的失效机理。选取Sn、Bi、Pb三种导电性较强金属,根据Te与各种金属的二元相图确定比例,制备典型的正极为Te基合金的电池进行研究。研究结果表明:Te与Sn不同比例电池中,Sn 比例增加会增加电池最高放电电压并且会增加活性物质Te的利用率,但是会一定程度降低电池的循环稳定性;Sn、Bi、Pb三种金属与Te合金化后,合金化策略不会降低Li‖Te电极对电压,三种电池的平均放电电压分别为1.56V、1.39V、1.41V,表明金属对电极电导率提升效果Sn>Pb>Bi;三种电池的平均充电容量分别为0.62Ah、0.50Ah、0.49Ah,平均放电容量分别为0.60Ah、0.43Ah、0.33Ah,表明三种金属对Te利用率提升效果Sn>Bi>Pb;三种电池的平均库伦效率分别为98%、86%、68%,表明三种金属对电池循环稳定性的提升效果Sn>Bi>Pb;电池的电化学反应产物为Li2Te,其在熔盐中较高的溶解度是导致电池失效的主要原因,在三种电池中,Sn、Bi两种金属都均匀的存在于正极中,Pb却表现出层叠状,并更多的沉积在底部,这导致了三种金属对产物的束缚能力的不同,进而导致电化学性能的差距,电池的失效也与金属外壳中物质溶解到电池正极中有关。
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