[BMIm][TFSI]基离子液体用于中温ZEBRA电池的可行性研究文献综述
2020-05-01 08:05
2.1.前言 随着对电池研究的不断深入,Na-beta Al2O3 电池(NBB)的广泛应用前景引起了越来越多学者的关注。
目前,NBB电池的研究方向可以分为Na-S电池和钠-金属氯化物电池(ZEBRA)这两大类。
相较于传统的Na-S电池,钠-金属氯化物电池(ZEBRA)有着诸多的优点。
钠-氯化镍(Zebra)电池(以下称Zebra 电池)是以钠离子传导的β″-Al2O3固体电解质构成的一种新型高能电池,它与同一电池体系中先前已研发的钠-硫电池(以下称NaS电池)有着千丝万缕的关系, Zebra 电池实际上就是在NaS电池研制基础上发展起来的。
所谓Zebra即Zero emission battery research activity的缩写,表示其为一种零排放无污染的绿色电源。
2.1.1高温ZEBRA电池 Zebra电池的工作机理:Zebra 电池与NaS电池有不少相同之处,即两电池负极活性物质都是金属钠,固体电解质都是β″-Al2O3陶瓷材料,所不同之处是正极发生了变化,Zebra 电池正极活性物质为镍和氯化镍,由于镍和氯化镍在电池工作温度区域(270-350℃),均为固态物质,所以为了便于发生在电池正极电化学反应过程中的钠离子迁移,还需要添加一种在电池工作温度区域既能进行钠离子传导又不参与正常电极反应的第二液体电解质,这就是NaAlCl4熔盐电解质。
Zebra 电池反应式为: 正极: NiCl2 2Na 2e-→Ni 2NaCl (1) 负极: Na→Na e- (2) 全电池: NiCl2 2Na=2NaCl Ni (3) 第一代ZEBRA电池型号为SL它是以圆环形歡面的β″-Al2O3固体电解质管为特征的。
这种型号的电池早在1994年就已投入中试线生产,到1996年底大约已生产了134000个单休电池,组装成549个电池组,分别用于大约90辆电动汽车进行路试及台阶和安全破坏试验等并语出了两点极为困要的试验结果 (1)ZEBRA电池休系能够进行商业化生产,并已证实了该电池体系在汽车运行环境中的可行性。
(2)70W/kg的电池比功率(在80%DOD.2/3OCV.30s)对汽车运行是赚低了一些落进一步改进。
目前ZEBRA单电池的功率密度可以达到200W/kg,电池组则约为150W/kg。
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