公开(公告)号：CN113809317A

公开(公告)日：2021-12-17

申请号：CN202110939562.2

申请日：2021-08-16

申请人： 北京科技大学

发明人： 赵海雷 ,  谢宏亮 ,  杨民安 ,  王捷 ,  褚鹏 ,  李泽浩 ,  刘易朋

IPC分类号： H01M4/42 ,  C22C1/02 ,  C22C11/00 ,  C22C11/06 ,  C22C11/08 ,  C22C12/00 ,  C22C13/00 ,  C22C13/02 ,  C22C18/00 ,  C01B19/02

摘要： 一种液态或半液态金属电池的Zn基正极材料及应用，属于储能电池的电极材料领域。本发明正极材料为金属Zn或者Zn与Sn、Bi、Sb、Pb、Te中的一种以上单质形成的Zn合金。液态的Zn或者Zn合金具有较高的放电电压，与现有的负极材料具有较高的匹配性，用于液态或半液态金属电池，在保持电池高容量、长寿命、易放大等优异特性的基础上，可有效减小电池充放电过程中的极化，提高电池的放电电压，进而提高电池的能量密度和能量效率。此外，金属Zn具有较低的熔点(419.5℃)、较低的电阻率(5.9×10‑4Ωcm)，Zn合金制备工艺简单、成本低廉，将Zn或者Zn合金用作液态或半液态金属电池正极材料时，还可以提高正极材料的导电性，改善电池的倍率性能，减小电池原料成本。

公开(公告)号：CN114094065A

公开(公告)日：2022-02-25

申请号：CN202111276907.7

申请日：2021-10-29

申请人： 北京科技大学

发明人： 赵海雷 ,  李泽浩 ,  谢宏亮 ,  褚鹏 ,  冯江源 ,  刘易朋

IPC分类号： H01M4/36 ,  H01M4/38

摘要： 一种液态或半液态金属电池的高电压正极材料，属于储能电池电极材料领域。正极材料为单质Se或者Se与金属Bi、Sn、Pb、Sb、Cu、Zn中的一种及以上形成的Se合金。单质Se电负性较高(2.4)，具有较高的理论电位，将其与常用负极材料如金属Li、Na、Mg、Ca等装配成液态或半液态金属电池，可大幅度提高电池的工作电压，提高电池的能量密度。将其金属Bi、Sn、Pb、Sb、Cu、Zn中的一种及以上与Se进行合金化，可有效改善正极材料的电子电导，提高Se的利用率，进而提高材料的放电容量及能量密度；还可加快电极反应动力学，减少电池充放电极化，提高能量效率。应用本发明正极材料的液态或半液态金属电池，具有更高的工作电压、能量密度和效率。

公开(公告)号：CN114171808A

公开(公告)日：2022-03-11

申请号：CN202111335168.4

申请日：2021-11-11

申请人： 北京科技大学

发明人： 赵海雷 ,  褚鹏 ,  谢宏亮 ,  王捷 ,  李泽浩

IPC分类号： H01M10/39 ,  H01M10/38 ,  H01M4/38

摘要： 本发明提供一种高能量密度液态金属电池及其制备方法，属于化学储能电池技术领域。本发明采用金属Te与Cu、Ag、Au中的一种形成的Te基合金作为正极材料，碱金属或碱土金属作为负极材料，以及含相应碱金属离子或碱土金属离子的混合熔盐作为电解质材料，构建液态金属电池。该电池具有良好的电化学性能。金属Te作为正极具有高的电压（~1.6 V vs.Li/Li+），将Cu、Ag、Au中的一种引入Te形成合金，可显著减小液态金属Te及其放电产物在熔盐电解质中的溶解，提高金属Te的利用率，改善电池的循环稳定，同时降低电池的工作温度。此外，高电子电导金属的引入提高了Te正极材料的电导率，减小电池的极化，提高电池放电电压，改善电池在大电流密度下的充放电性能。

公开(公告)号：CN113809317B

公开(公告)日：2023-09-26

申请号：CN202110939562.2

申请日：2021-08-16

申请人： 北京科技大学

发明人： 赵海雷 ,  谢宏亮 ,  杨民安 ,  王捷 ,  褚鹏 ,  李泽浩 ,  刘易朋

IPC分类号： H01M4/42 ,  C22C1/02 ,  C22C11/00 ,  C22C11/06 ,  C22C11/08 ,  C22C12/00 ,  C22C13/00 ,  C22C13/02 ,  C22C18/00 ,  C01B19/02

摘要： 一种液态或半液态金属电池的Zn基正极材料及应用，属于储能电池的电极材料领域。本发明正极材料为金属Zn或者Zn与Sn、Bi、Sb、Pb、Te中的一种以上单质形成的Zn合金。液态的Zn或者Zn合金具有较高的放电电压，与现有的负极材料具有较高的匹配性，用于液态或半液态金属电池，在保持电池高容量、长寿命、易放大等优异特性的基础上，可有效减小电池充放电过程中的极化，提高电池的放电电压，进而提高电池的能量密度和能量效率。此外，金属Zn具有较低的熔点(419.5℃)、较低的电阻率(5.9×10‑4Ωcm)，Zn合金制备工艺简单、成本低廉，将Zn或者Zn合金用作液态或半液态金属电池正极材料时，还可以提高正极材料的导电性，改善电池的倍率性能，减小电池原料成本。

公开(公告)号：CN114171808B

公开(公告)日：2024-02-02

申请号：CN202111335168.4

申请日：2021-11-11

申请人： 北京科技大学

发明人： 赵海雷 ,  褚鹏 ,  谢宏亮 ,  王捷 ,  李泽浩

IPC分类号： H01M10/39 ,  H01M10/38 ,  H01M4/38

摘要： 本发明提供一种高能量密度液态金属电池及其制备方法，属于化学储能电池技术领域。本发明采用金属Te与Cu、Ag、Au中的一种形成的Te基合金作为正极材料，碱金属或碱土金属作为负极材料，以及含相应碱金属离子或碱土金属离子的混合熔盐作为电解质材料，构建液态金属电池。该电池具有良好的电化学性能。金属Te作为正极具有高的电压（~1.6 V vs.Li/Li+），将Cu、Ag、Au中的一种引入Te形成合金，可显著减小液态金属Te及其放电产物在熔盐电解质中的溶解，提高金属Te的利用率，改善电池的循环稳定，同时降低电池的工作温度。此外，高电子电导金属的引入提高了Te正极材料的电导率，减小电池的极化，提高电池放电电压，改善电池在大电流密度下的充放电性能。