CN107851862A - 具有钠离子传导性陶瓷隔板的钠‑铝电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种钠‑铝二次电池。所述电池包括钠金属负电极；正电极隔室，其包括安置于NaAl2X7与NaAlX4的正极电解质混合物中的铝正电极，其中X为选自氯、溴和碘的卤素原子或不同卤素原子的混合物；以及钠离子传导性电解质膜，其将所述负电极与所述正极电解质隔开。在此类情况下，所述电解质膜可包括任何适合的材料，包括（但不限于）NaSICON类型膜。一般来说，当所述电池起作用时，所述钠负电极和所述正极电解质都熔融且与所述电解质膜接触。此外，所述电池在约100℃与约200℃之间的运行温度下为有作用的。

Description

具有钠离子传导性陶瓷隔板的钠-铝电池
技术领域
本发明一般涉及电池组。更确切地说，本发明提供一种具有钠离子传导性陶瓷电解质隔板的钠-铝类二次电池（或可再充电电池组），其在约100°摄氏度（“C”）与约200℃之间的温度下运行。本发明包括用于提供电池组电荷转移机制的***和方法，其允许随着电池组放电在电池组的正电极上形成金属电镀，且也允许随着电池组充电金属电镀进入溶液中。
背景技术
所属领域中已知包含选择性地传输钠离子的固体钠离子传导性电解质膜的电解池。通过在电解池中具有钠离子选择性膜，允许在电池的负电极隔室与正电极隔室之间传送钠离子，同时其它化学物质保持在其初始隔室中。因此，通过使用钠离子特定膜，电解池可经工程改造以与在膜不存在的情况下将另外存在的膜相比具有更高效率且产生不同化学反应。
固体钠离子传导性电解质膜出于各种原因而用于电化学电池中，包括（但不限于）：离子传导性、离子选择性、水不可渗透性、化学稳定、电绝缘等等。通过实例，NaSICON（Na Super Ion CONducting）膜选择性地传输钠阳离子。固体钠离子传导性电解质膜的其它实例包括β氧化铝、钠传导性玻璃等。
包含固体钠离子传导性膜的电解池用于产生多种不同化学物质和进行各种化学工艺。然而，在一些情况下，此类电池用作可出于多种用途储存和释放电能的电池组。为了制备电能，电池组典型地将化学能直接转化成电能。一般来说，单一电池组包括一个或多个原电池，其中电池中的每一个由电隔离（除了通过外部电路以外）的两个半电池制成。在放电期间，电化学还原在电池的正电极处发生，而电化学氧化在电池的负电极处进行。尽管电池中的正电极和负电极在物理上并不彼此触感，但其一般通过至少一种（或更多个）离子传导性和电绝缘电解质（其可呈固体或液体状态或组合）化学连接。当外部电路或负载与连接到负电极的端子和连接到正电极的端子连接时，电池组驱动电子通过外部电路，同时离子迁移通过电解质。
电池组可以多种方式分类。举例来说，仅完全放电一次的电池组通常称为一次电池组或一次电池。相比之下，可放电和再充电超过一次的电池组通常称为二次电池组或二次电池。电池或电池组多次充电和放电的能力取决于每次充放电循环的法拉第（Faradaic）效率。
基于钠的可再充电的电池组可采用固体一次电解质隔板，如固体钠离子传导性电解质膜（上文所论述）。使用固体钠离子传导性电解质膜的主要优势为所得电池的法拉第效率接近100%。实际上，在多种其它电池设计中，电池中的电极溶液能够随时间推移互混，且从而使得法拉第效率下降且电池容量损失。
在一些情况下，钠类可再充电的电池组中的钠负电极为熔融的。在此类情况下，电池组可能需要在高于约100℃（钠的熔点）的温度下运行。此外，一些常规钠类电池组包含使用具有相对较高pH或另外对钠离子传导性电解质膜具有化学反应性的溶液（例如NaOH）的正电极改变转移机制。由于较高操作温度和化学反应性正极电解质溶液，一些常规钠类电池组的固体钠离子传导性电解质膜相对容易因溶解而发生降解。相应地，此类电池组的使用寿命可能相对较短。
因此，尽管已知钠类可再充电的电池组，还存在挑战，包括上文所提及的那些。相应地，在所属领域中强化或甚至代替具有其它电池组电荷转移机制的某些常规钠类可再充电的电池将为改进。
发明内容
本发明提供用于提供电池组电荷转移机制的***和方法，其允许随着电池组放电在可再充电的电池组的正电极上形成金属电镀，且也允许随着电池组充电金属电镀进入溶液中。在一些非限制性实施方案中，电池组包括具有负电极隔室和正电极隔室的二次电池，其通过钠离子传导性电解质膜分隔开。在一些非限制性实施方案中，将制得的钠金属负电极安置于负电极隔室中。在此方面，随着电池放电，负极阳极氧化以释放钠离子（例如Na+）。相比之下，随着电池再充电，钠离子还原以形成对应钠金属。
本发明提供在约100℃与约200℃之间的温度下起作用的钠-铝二次电池（或可再充电电池）。尽管所描述的钠-铝二次电池可包括任何适合的组件，但在一些非限制性实施方案中，所述电池包括熔融的钠金属负电极；正电极隔室，其包括安置于熔融的正极电解质中的铝正电极；以及钠离子传导性电解质膜，其物理上将负电极与正电极溶液隔开。
一般来说，钠负电极包含一定量的钠金属。在此方面，随着电池运行，钠负电极处于液体或熔融的状态下。尽管钠负电极可包含任何适合的类型的钠，包括（但不限于）钠或钠合金的纯样品，但在一些非限制性实施方案中，负电极包含实质上纯的钠样品。
正电极隔室中的正电极包含一定量的与由通式NaX、AlX3、NaAlX4和NaAl2X7表示的卤化钠与卤化铝的混合物相关的铝，其中X为选自氯、溴和碘的卤素原子或不同卤素原子的混合物。含有不同卤素原子的混合物的卤化铝化合物目前为优选的，因为其相比于仅含有一种类型的卤素原子的对应卤化铝化合物，往往会具有更低熔点。更低熔点为有利的，因为其使得电池能够在较低温度下运行。
钠离子传导性电解质膜可包含任何膜（其在本文中用以指任何适合的类型的隔板），其选择性地传输钠离子，在电池的运行温度下为稳定的，当与熔融的钠和正电极溶液接触时为稳定的，且另外允许电池如预期起作用。实际上，在一些非限制性实施方案中，电解质膜包含陶瓷NaSICON类型膜。
在电解质膜包含NaSICON类型膜的情况下，所述膜可包含任何适合的种类的NaSICON类型膜，包括（但不限于）复合物NaSICON膜。在此方面，且借助于非限制性图示，所述膜可包含任何已知或新颖的复合物NaSICON膜，其包括致密NaSICON层和多孔NaSICON层或具有金属陶瓷层的致密NaSICON层，如NiO/NaSICON金属陶瓷层。
所描述的二次电池可在任何适合的运行温度下运行。运行温度受实际正极电解质组合物影响。为了确保正极电解质为熔融的，且电池可在比形成正极电解质组合物的盐混合物的熔点高至少10℃的温度下运行。实际上，在一些非限制性实施方案中，所述电池在100℃到200℃范围内的运行温度下起作用（例如放电或再充电）。当电池温度高达选自约100℃、约110℃、约120℃、约130℃、约150℃、约170℃、约180℃和约200℃的温度时，电池可起作用。实际上，在一些非限制性实施方案中，电池在约100℃与约150℃之间的温度下起作用。在其它实施例中，电池在约100℃与约130℃之间的温度下起作用。然而，在又其它实施例中，随着电池起作用，负电极的温度为约120℃±约10℃。
归因于较低电解质可燃性和钠离子传导性陶瓷膜的使用，所描述的可再充电的熔融钠阳极（负电极）-铝阴极（正电极）电池组具有低成本和更高安全性的优势。低成本可再充电电池组***的发展为可为可再生能量储存和电动车辆提供经济现实的所需优势。
附图说明
为了容易理解获得本发明的上文陈述和其它特征和优势的方式，在上文简单描述的本发明将参考其在附图中说明的特定实施例进行更具体描述。应理解，图式不是按比例绘制的，仅描绘本发明的一些代表性实施例，且因此被认为是限制其范围，通过使用随附图式，用额外特异性和细节将描述和解释本发明，其中：
图1描绘钠-铝二次电池的代表性实施例的示意图，其中所述电池处于放电过程中；
图2描绘钠-铝二次电池的代表性实施例的示意图，其中所述电池处于再充电过程中；以及
图3描绘如本文所公开的钠-铝二次电池的设计的图形表示。
图4为在124℃下酸性（40:60 NaI:AlCl3）电解质介质中的铝电镀的电流与电压的图。
图5为在134℃下碱性（60:40 NaI:AlCl3）电解质介质中的铝电镀的电流与电压的图。
具体实施方式
贯穿本说明书对“一个实施例”、“一实施例”或类似语言的参考意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”、“在一实施例中”以及类似语言在整个本说明书中的出现可以（但不是必须）全部指代同一实施例。此外，尽管以下描述是指各种组分和所描述的本发明的方面的若干实施例和实例，在所有方面中，所有所描述的实施例和实例仅视为说明性的且不以任何方式为限制性的。
此外，本发明的所描述特征、结构或特征可以用任何适合方式组合在一个或多个实施例中。在以下描述中，提供许多特定细节，如适合的钠负电极、正电极材料、钠离子传导性电解质膜等的实例以提供本发明的实施例的彻底理解。然而，具有相关领域中的一般技术的人员将认识到，可在不具有特定细节中的一种或多种或具有其它方法、组分、材料等等的情况下实施本发明。在其它情况下，未示出或详细描述众所周知的结构、材料或操作以避免混淆本发明的方面。
如上文所陈述，二次电池可放电和再充电且本说明书描述电池布置和用于两个状态的方法。尽管其各种形式中的术语“再充电”暗示第二次充电，所属领域的技术人员将理解，关于再充电的论述对于第一次或初次充电来说将为有效且适用的，且反之亦然。因此，出于本说明书的目的，术语“再充电（recharge/recharged）”和“可再充电的（rechargeable）”将分别与术语“充电（charge/charged）”和“可充电的（chargeable）”可互换。
本发明提供用于提供电池组电荷转移机制的***和方法，其允许随着电池组放电在正电极上形成金属电镀，且进一步允许随着电池组充电金属电镀氧化且进入溶液中。本发明提供在约100℃与约200℃之间的运行温度下起作用的钠-铝二次电池。尽管所描述的电池可包含任何适合的组件，但图1显示代表性实施例，其中钠-铝二次电池10包含：负电极隔室15，其包括金属钠负电极20；正电极隔室25，其包含用作铝离子的活动源且传导钠离子的正极电解质30。钠离子传导性电解质膜35将负电极20与正极电解质30隔开且将负电流集电器40与正电流集电器50隔开。为了提供所描述的电池10的更好理解，下文提供电池如何起作用的简要说明。在此论述之后，更详细论述图1中示出的电池的组件中的每一个。
现转而参考熔融的钠二次电池10起作用的方式，电池几乎可以任何适合的方式起作用。在一个实例中，图1说明随着电池10放电且电子（e）从负电极20（例如经由负电流集电器40）流出，钠从负电极20氧化以形成钠离子（Na+）。图1显示这些钠离子分别从钠负电极20传输通过钠离子传导性膜35且进入正极电解质30中。
在对比实例中，图2显示随着二次电池10再充电且电子（e）从外部电源（未示出），如充电器流入钠负电极20中，当电池10放电（如图1中所示）时，化学反应逆转。确切地说，图2显示随着电池10再充电，钠离子（Na+）分别从正极电解质30传输通过电解质膜35且进入负电极20中，其中钠离子还原形成钠金属（Na）。
现参看电池10的各种组件，如上文所提及的电池可包含负电极隔室15和正电极隔室25。在此方面，两个隔室可为任何适合的形状且具有允许电池10如预期起作用的任何其它适合的特征。通过实例，负电极和正电极隔室可为管状、矩形或为任何其它适合的形状。此外，两个隔室能够相对于彼此具有任何适合的空间关系。举例来说，尽管图2显示负电极隔室15和正电极隔室25可彼此邻接，但在其它实施例中，如图3中所示的实施例，一个隔室（例如负电极隔室）至少部分地安置在其它隔室（例如正电极隔室）中，同时两个隔室的内含物通过电解质膜35和任何其它隔室壁保持隔开。
相对于负电极20，电池10可包含任何适合的钠负电极20，其允许电池10如预期起作用（例如放电和再充电）。适合的钠负电极材料的一些实例包括（但不限于）实质上纯的钠样品和包含任何其它适合的含钠负电极材料的钠合金。然而，在某些实施例中，负电极包含或其组成为一定量的实质上纯的钠。在此类实施例中，因为纯钠的熔点为约98℃，钠负电极将在高于所述温度下熔融。
正极电解质30含有充当正电极的铝和铝离子的活动源。电池10可包含任何适合的正极电解质30和电流集电器45，其允许电池如预期充电和放电。举例来说，正电流集电器45可包含已成功地用于钠类可再充电电池组***中的几乎任何材料或构型。在一些实施例中，正极集电器45为线材、毛毡、板材、管件、筛网、泡沫和/或其它适合的电流集电器构型。
在一些非限制性实施例中，正极电解质30包含NaAl2X7与NaAlX4的混合物，其中X为选自氯、溴和碘的卤素原子或不同卤素原子的混合物，且负电极20包含钠。
在一个非限制性实例中，卤化铝包括NaAlCl4和NaAl2Cl7。NaAlCl4和NaAl2Cl7为在约130到180℃的温度范围内熔融的共熔混合物，取决于混合物的组成。NaAlCl4通过NaCl和AlCl3的反应形成，如下：NaCl+AlCl3→NaAlCl4。
NaCl:AlCl3的1:1摩尔混合物在约152℃下熔融且称为中性组合物。将过量NaCl添加到中性混合物中将在高于152℃下产生具有固体NaCl和液相NaAlCl4的两相混合物。NaAl2Cl7（由1:2摩尔比的NaCl:AlCl3制得）在140℃下熔融且NaCl:AlCl3摩尔比在1:1到1:3范围内的其它酸性熔融物在110到185℃范围内熔融。
应了解，可使用不同卤化钠或卤化铝化合物制备类似卤化铝化合物。举例来说，使用碘化钠代替氯化钠产生以下：NaI+AlCl3→NaAlCl3I。NaAlCl3I在大约95℃下熔融。
具有不同卤化物的混合物的相异的优势为含有不同卤化物混合物的卤化钠铝化合物的特征在于相比于含有单一卤化物物质的卤化钠铝化合物更低的熔点。以下表1阐述NaX:AlX3的掺合物的大致熔点数据。
表1
举例来说，1:1比率的NaCl和AlCl3（NaAlCl4）具有约152℃的熔点，而1:1比率的NaI和AlCl3（NaAlCl3I）具有约95℃的熔点。因此，如果在钠-铝电池组中使用NaI与AlCl3的混合物，那么其可在相比于仅使用NaCl和AlCl3的电池组更低的温度下运行。类似地，50:50比率的NaAlCl4:NaAlBr4或60:40 NaAlCl3I:NaAlBr3Cl具有与个别组件相比更低的熔点。举例来说，LiAlCl4在接近150℃下熔融。LiAlI4在约240℃下熔融。但70:30 LiAlCl4:LiAlI4混合物在65℃下熔融。可预期钠盐具有类似熔点降低。因此，卤化钠铝正极电解质组合物需要包括含有至少两种不同卤化物的卤化钠和卤化铝化合物。
以下说明随着电池10放电可在负电极处发生的反应：
Na → Na+ + 1e-（-2.71V） （1）
以下说明随着电池10放电可在正电极处发生的反应：
NaAlCl4（碱性）+3Na++3e-→Al+4NaCl（1.8 V与Na） （2）
NaAl2Cl7（酸性）+3Na++3e-→Al+3NaCl+NaAlCl4（2.16 V与Na） （3）
相比于AlCl3，当过量NaCl存在于正电极中时，反应2将为有利的，且相比于NaCl，当过量AlCl3存在于正电极中时，反应3为有利的。
随着电池10放电可能发生的总反应可如以下所示进行：
3Na+NaAlCl4（碱性）→Al+4NaCl（1.8 V） （4）
3Na+NaAl2Cl7（酸性）→Al+3NaCl+NaAlCl4（2.16 V） （5）
相应地，所描述的电池10的一些实施例至少理论上能够在标准温度和压力下产生约2.16 V。
以下说明随着电池10再充电可在负电极处发生的反应：
Na+ + 1e- → Na （6）
以下说明随着电池10再充电可在正电极处发生的反应：
Al+4NaCl→NaAlCl4（碱性）+3Na++3e- （7）
Al+3NaCl+NaAlCl4→NaAl2Cl7（酸性）+3Na++3e- （8）
以下说明当在正极电解质中NaI替换NaCl时可能在正电极处发生的电池再充电反应：
Al+3NaCl+NaI→NaAlCl3I（碱性）+3Na++3e- （7a）
Al+3NaCl+NaAlCl3I→NaAl2Cl6I（酸性）+3Na++3e- （8a）
Al+2NaCl+NaI+NaAlCl4→NaAl2Cl6I（酸性）+3Na++3e- （8b）
随着电池10再充电可能发生的总反应可如以下所示进行：
Al+4NaCl→3Na+NaAlCl4（碱性） （9）
Al+3NaCl+NaAlCl4→3Na+NaAl2Cl7（酸性） （10）
当在正极电解质中NaI替换NaCl时，类似电池反应在正电极处发生。以下为当在正极电解质中NaI替换NaCl时可能在正电极处发生的典型的电池放电反应：
NaAlCl3I（碱性）+3Na++3e-→Al+3NaCl+NaI（1.8 V与Na） （2a）
NaAl2Cl6I（酸性）+3Na++3e-→Al+3NaCl+NaAlCl3I（2.16 V与Na） （3a）
NaAl2Cl6I（酸性）+3Na++3e-→Al+NaI+2NaCl+NaAlCl4（2.16 V与Na）（3b）
相比于AlCl3，当过量Nal存在于正电极中时，反应2a为有利的，且相比于NaI，当过量AlC13存在于正电极中时，反应3a和3b为有利的。
随着电池10放电可能发生的总反应可如以下所示进行：
NaAlCl3I（碱性）+3Na→Al+3NaCl+NaI（1.8 V） （4a）
NaAl2Cl6I（酸性）+3Na→Al+3NaCl+NaAlCl3I（2.16 V） （5a）
NaAl2Cl6I（酸性）+3Na→Al+NaI+2NaCl+NaAlCl4（2.16 V） （5b）
相应地，所描述的电池10的一些实施例至少理论上能够在标准温度和压力下产生约2.16 V。
以下说明当在正极电解质中NaI替换NaCl时可能在正电极处发生的电池再充电反应：
Al+3NaCl+NaI→NaAlCl3I（碱性）+3Na++3e- （7a）
Al+3NaCl+NaAlCl3I→NaAl2Cl6I（酸性）+3Na++3e- （8a）
Al+2NaCl+NaI+NaAlCl4→NaAl2Cl6I（酸性）+3Na++3e- （8b）
随着电池10再充电可能发生的总反应可如以下所示进行：
Al+3NaCl+NaI→NaAlCl3I（碱性）+3Na （9a）
Al+3NaCl+NaAlCl3I→NaAl2Cl6I（酸性）+3Na （10a）
Al+2NaCl+NaI+NaAlCl4→NaAl2Cl6I（酸性）+3Na （10b）
前述电池放电反应中的圆括号中示出的电压为基于实例3和4中报道的循环伏安法（CV）分析的预期开路电压（OCV）。取决于实际充电状态且取决于正极电解质盐混合物组成，可略微改变OCV。预期OCV可在报导值的±0.2 V范围内。运行电位将不同且将取决于电流密度。如果电流密度足够高，那么电池可在更低电压，如IV或更小下运行。此外，在高电流密度下，酸性熔融物中电极周围的局部区域可变成碱性的且将导致运行电位进一步下降。
现关于钠离子传导性电解质膜35，所述膜可包含选择性地传输钠离子且准许电池10在非水性正极电解质的情况下起作用的任何适合的材料。在一些实施例中，电解质膜包含NaSICON类型（钠Super Ion CONductive）材料。在此类实施例中，NaSICON类型材料可包含适合与所描述的电池10一起使用的任何已知或新颖的NaSICON类型材料。NaSICON类型组合物的一些适合的实例包括（但不限于）Na3Zr2Si2PO12、Na1+xSixZr2P3-xO12（其中x选自1.6到2.4）、Y掺杂的NaSICON（Na1+x+yZr2-yYySixP3-xO12、Na1+xZr2-yYySixP3-xO12-y（其中x=2，y=0.12）以及Fe掺杂的NaSICON（Na3Zr2/3Fe4/3P3O12）。实际上，在某些实施例中，NaSICON类型膜包含Na3Si2Zr2PO12。在又其它实施例中，NaSICON类型膜包含已知或新颖的复合物、金属陶瓷负载NaSICON膜。在此类实施例中，复合物NaSICON膜可包含任何适合的组件，包括（但不限于）多孔NaSICON金属陶瓷层，其包含NiO/NaSICON或任何其它适合的金属陶瓷层和致密NaSICON层。在又其它实施例中，NaSICON膜包含单斜晶陶瓷。
在电池的电解质膜35包含NaSICON类型材料的情况下，NaSICON类型材料可提供具有若干有益特征的电池10。在一个实例中，因为与钠β"-氧化铝陶瓷电解质隔板相反，NaSICON类型材料为实质上水不可渗透的且在水存在下为稳定的，NaSICON类型材料可允许电池包括正电极溶液，如将另外与钠负电极20不相容的水性正电极溶液。因此，使用NaSICON类型膜作为电解质膜可允许电池具有广泛范围的电池组化学物质。作为可能与NaSICON类型膜相关的有益特征的另一实例，因为此类膜选择性地传输钠离子但并不允许负电极20和正极电解质30混合，此类膜可帮助电池在环境温度下具有较小容量衰减且具有相对稳定的存放期。
现参看电流集电器40和45，电流集电器可电耦合到各别能够将电池与外部电路（包括（但不限于）一个或多个电池）电连接的端子。在此方面，端子可包含任何适合的材料和任何适合的尺寸的任何适合的形状。
除了前述组件之外，电池10可任选地包含任何其它适合的组件。借助于非限制性图示，图2显示电池10包含加热管理***55、60的实施例。在此类实施例中，电池可包含任何适合的类型的加热管理***，其能够使电池维持在适合的运行温度范围内。此类加热处理***的一些实例包括（但不限于）加热器、冷却器、一个或多个温度传感器以及适当的温度控制线路。可为负电极隔室和正电极隔室提供单独的加热管理***55、60。以此方式，有可能在各隔室在有利的运行温度下运行的情况下运行电池。举例来说，正极电解质可在相比于钠更高的温度下熔融。在此类情况下，相比于负电极隔室，在不同或更高温度下，可更高效地运行正电极隔室。替代地，电池可用单一加热管理***运行以控制两个电池隔室的温度。
所描述的电池10可在任何适合的运行温度下起作用。换句话说，随着电池放电和/或再充电，钠负电极可具有任何适合的温度以使得其为熔融的且正电极可具有任何适合的温度以使得其为熔融的。负电极和正电极的运行温度可相同或不同。有效运行温度受实际正极电解质组合物影响。为了确保正极电解质为熔融的，且正电极可在比形成正极电解质组合物的盐混合物的熔点高至少10℃的温度下运行。实际上，在一些实施例中，电池在100℃到200℃范围内的运行温度下起作用。电池可在高达选自约110℃、约120℃、约130℃、约150℃、约170℃、约180℃和约200℃的温度的运行温度下起作用。此外，在此类实施例中，随着电池起作用，负电极的温度可低到选自约120℃、约115℃、约110℃和约100℃的温度。实际上，在一些实施例中，电池在约100℃与约150℃之间的温度下起作用。在其它实施例中，电池在约100℃与约130℃之间的温度下起作用。然而，在又其它实施例中，随着电池起作用，负电极的温度为约120℃±约10℃。
除了电池10的前述益处之外，所描述的电池可具有若干其它有益特征。通过实例，通过能够在约100℃与约150℃之间的温度范围内运行，电池10可在明显低于某些常规熔融的钠可再充电的电池组的运行温度的温度范围内运行。相应地，随着电池起作用，所描述的电池可能需要较少能量以加热和/或使热量从电池耗散，使用或处理可能更安全，且可为更环保的。
给出以下实例以说明本发明的范围内的各种实施例和本发明的范围的方面。这些仅通过举例给出，且应理解，以下实例为不全面的或穷举可根据本发明制备的多种类型的本发明的实施例。
实例1
钠-铝电池300的一种可能的设计显示于图3中。电池的结构细节如下：NaSICON（Na超离子性导电体（Super Ionic Conductor））固体电解质膜310用上部和下部Ni环玻璃密封到氧化铝凸缘标头315。NaSICON管件填充有熔融状态下的钠金属（负电极）320。使不锈钢或Ni或Mo杆形式的负电流集电器325沉浸于钠金属中以提供电气接触。将NaSICON管件放置于由钢、铝、铜或其它适合的材料制得的外部罐330内部。将任选的正电流集电器筛网335安置于靠近NaSICON膜310的罐330内部且电连接到正极端子340。氧化铝凸缘315用容器的顶壁350与金属盖355之间的两个O形环345密封以围绕管件形成紧密密封以将其悬挂在外部罐330内的空间中且使其保持于其中。
将NaAl2Cl7与NaAlCl4正极电解质360的混合物放置于外部罐330中。此电解质不仅充当Al离子的活动源且将钠离子从固体NaSICON电解质管件310传导到正电流集电器筛网335，其中根据上述反应（2）、（3）、（7）和（8）发生Al沉积/汽提。NaAl2Cl7与NaAlCl4正极电解质的混合物为共熔混合物且在108℃和192℃的温度范围内熔融，取决于混合物组成。
本发明Na-Al电池的开路电压（OCV）为约1.8 V到2.16 V（取决于阴极电解液为碱性还是酸性）且理论特定能量为373.5 Wh/kg。基于Al电极的较高可逆性和Na电极的熟知较高可逆性的报导，预期本发明Na-Al电池组能够以较高电流速率充电/放电。
实例2
除了正极电解质包含NaAl2Cl6I与NaAlCl3I的混合物以外，根据实例1制备钠-铝电池。此电解质不仅充当Al离子的活动源且将钠离子从固体NaSICON电解质管件传导到正电流集电器筛网，其中根据上述反应（2a）、（3a）、（3b）、（7a）、（8a）和（8b）发生Al沉积/汽提。NaAl2Cl6I与NaAlCl3I正极电解质的混合物为共熔混合物且在108℃和192℃的温度范围内熔融，取决于混合物组成。
本发明Na-Al电池的OCV为约1.8 V到2.16 V（取决于阴极电解液为碱性还是酸性）且理论特定能量为373.5 Wh/kg。基于Al电极的较高可逆性和Na电极的熟知较高可逆性的报导，预期本发明Na-Al电池组能够以较高电流速率充电/放电。
实例3
进行40:60 NaI:AlCl3（酸性）电解质的循环伏安法（CV）分析以研究电解质的电化学特性。在50 mL玻璃罐中，将12.86 g NaI添加到17.14 g无水AlCl3中且在加热板上在填充有氮气的干燥箱内加热到124℃。建构盖子以保持三个电极。工作电极和对立电极由制成石墨毡。NA参考电极由填充有Na金属的NaSICON管件组成。稳压器用于在2.0 V与3.0 V之间与Na，使用10 mV/s的扫描速率形成循环伏安图。相对于施加电压，即，工作电极的电位绘制工作电极的电流，且显示于图4中。
图4显示因为工作电极为更阴极的，与铝电镀相关的负极峰在2.16 V下开始。当电压逆转时，随后与由电极铝汽提相关的正极峰在2.18 V下开始。在2.16 V与3 V之间未观测到其它电化学反应。
实例4
进行60:40 NaI:AlCl3（碱性）电解质的循环伏安法（CV）分析以研究电解质的电化学特性。在50 mL玻璃罐中，将18.84 g NaI添加到11.16 g无水AlCl3中且在加热板上在填充有氮气的干燥箱内加热到134℃。NaI中的一些保持呈固体状。使用实例2中所描述的三个电极的相同盖子。工作电极和对立电极由制成石墨毡。NA参考电极由填充有Na金属的NaSICON管件组成。稳压器用于在1.7 V与3.15 V之间与Na，使用10 mV/s的扫描速率测量循环伏安图。相对于施加电压，即，工作电极的电位绘制工作电极的电流，且显示于图5中。
图5显示因为工作电极为更阴极的，与铝电镀相关的负极峰在1.75 V下开始。当电压逆转时，随后与由电极铝汽提相关的正极峰在1.8 V下开始。因为与在2.86 V下开始的第二峰相比，工作电极甚至更正极的。此峰与碘形成相关。起始在2.95 V下的负极峰与碘还原成碘化物相关。
尽管已说明和描述本发明的特定实施例和实例，在不明显背离本发明的主旨的情况下，想出大量修改，且保护范围仅受所附权利要求书的范围限制。

Claims (20)

1.一种钠-铝二次电池，包含：
金属钠负电极，其在放电期间电化学氧化以释放钠离子且在再充电期间使钠离子电化学还原成钠金属；
正电极隔室，其包含安置于包含NaAl2X7与NaAlX4的混合物的正极电解质中的铝正电极，其中X为选自氯、溴和碘的卤素原子或不同卤素原子的混合物；以及
钠离子传导性电解质膜，其将所述金属钠负电极与所述正极电解质隔开，
其中随着所述电池运作，所述金属钠负电极和所述正极电解质为熔融的且与所述传导性电解质膜接触，且其中所述电池在约100℃与约200℃之间的运行温度下起作用。
2.根据权利要求1所述的电池，其中所述钠离子传导性电解质膜包含NaSICON类型材料。
3.根据权利要求2所述的电池，其中所述NaSICON类型材料包含具有多孔层和致密功能层的复合膜。
4.根据权利要求1所述的电池，其中所述电池在所述运行温度在约100℃与约150℃之间时起作用。
5.根据权利要求1所述的电池，其中随着所述电池放电，在所述正电极处发生以下反应：NaAl2Cl7+3Na++3e-→Al+3NaCl+NaAlCl4。
6.根据权利要求1所述的电池，其中随着所述电池放电，在所述正电极处发生以下反应：NaAlCl4+3Na++3e-→Al+4NaCl。
7.根据权利要求1所述的电池，其中随着所述电池放电，在所述正电极处发生以下反应中的一个或两个：NaAl2Cl6I（酸性）+3Na++3e-→Al+3NaCl+NaAlCl3I，NaAl2Cl6I（酸性）+3Na++3e-→Al+NaI+2NaCl+NaAlCl4。
8.根据权利要求1所述的电池，其中随着所述电池放电，在所述正电极处发生以下反应：NaAlCl3I+3Na++3e-→Al+3NaCl+NaI。
9.根据权利要求1所述的电池，其中所述正极电解质包含NaAlCl3I。
10.根据权利要求1所述的电池，其中所述正极电解质包含NaAl2Cl6I。
11.一种由钠-铝二次电池提供电位的方法，所述方法包含：
提供熔融的钠二次电池，包含：
金属钠负电极，其在放电期间电化学氧化以释放钠离子且在再充电期间使钠离子电化学还原成钠金属；
正电极***，其包含安置于包含NaAl2X7与NaAlX4的混合物的正极电解质中的铝正电极，其中X为选自氯、溴和碘的卤素原子或不同卤素原子的混合物；以及
钠离子传导性电解质膜，其将所述金属钠负电极与所述正极电解质隔开；以及
将所述金属钠负电极加热到约100℃与约200℃之间的温度以使得所述金属钠负电极为熔融的且与所述钠离子传导性电解质膜接触且因此所述正极电解质为熔融的且与所述钠离子传导性电解质膜接触，以使得所述金属钠负电极氧化释放所述钠离子，且使得所述NaAl2X7、NaAlX4或NaAl2X7和NaAlX4两者还原形成铝，从而使得所述电池放电。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述钠离子传导性电解质膜包含NaSICON类型材料。
13.根据权利要求11所述的方法，进一步包含使所述金属钠负电极的温度维持在约110℃与约130℃之间。
14.根据权利要求11所述的方法，进一步包含使所述正极电解质的温度维持在约110℃与约180℃之间的运行温度下。
15.根据权利要求11所述的方法，进一步包含使所述正极电解质的温度维持在约110℃与约150℃之间的运行温度下。
16.根据权利要求11所述的方法，进一步包含通过在所述钠金属负电极与所述正电极之间传送电位以使得所述钠负电极将钠离子电化学还原成钠金属来使再充电所述电池。
17.根据权利要求1所述的方法，其中随着所述电池放电，在所述正电极处发生以下反应中的一个或两个：NaAl2Cl6I（酸性）+3Na++3e-→Al+3NaCl+NaAlCl3I，NaAl2Cl6I（酸性）+3Na++3e-→Al+NaI+2NaCl+NaAlCl4。
18.根据权利要求1所述的方法，其中随着所述电池放电，在所述正电极处发生以下反应：NaAlCl3I+3Na++3e-→Al+3NaCl+NaI。
19.根据权利要求1所述的方法，其中所述正极电解质包含NaAlCl3I。
20.根据权利要求1所述的方法，其中所述正极电解质包含NaAl2Cl6I。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115279948A (zh) * 2020-03-04 2022-11-01 因莱坦恩创新公司 通过双温电解方法产生金属钠
EP4350831A1 (en) * 2022-10-04 2024-04-10 SK On Co., Ltd. Oxide-based film sheet, oxide-based solid electrolyte sheet, and all-solid lithium secondry battery

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6763965B2 (ja) 2015-12-21 2020-09-30 ジョンソン・アイピー・ホールディング・エルエルシー 固体電池、セパレータ、電極および製造方法
US10218044B2 (en) 2016-01-22 2019-02-26 Johnson Ip Holding, Llc Johnson lithium oxygen electrochemical engine
US10026996B2 (en) * 2016-04-11 2018-07-17 Dynantis Corp Molten alkali metal-aluminum secondary battery
CN106711464B (zh) * 2017-01-20 2023-07-21 江南山 一种多管式钠硫电池
US10686224B2 (en) * 2017-04-19 2020-06-16 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Battery with aluminum-containing cathode
GB201716779D0 (en) * 2017-10-13 2017-11-29 Univ Lancaster Electrolyte element and a cell incorporating the electrolyte element
CN110085862A (zh) * 2019-04-26 2019-08-02 北京金羽新能科技有限公司 一种钠电池电极材料Na1+xFexTi2-x(PO4)3及其制备方法和应用
KR20210007483A (ko) * 2019-07-11 2021-01-20 주식회사 엘지화학 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
US11961974B2 (en) 2022-04-21 2024-04-16 Enlighten Innovations Inc. Molten metal battery system with self-priming cells
GB202205884D0 (en) * 2022-04-22 2022-06-08 Lina Energy Ltd Electrochemical cell
DE102022210150A1 (de) 2022-09-26 2024-03-28 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren zur Herstellung eines Materials oder einer Komponente für eine Feststoffbatterie

Family Cites Families (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3632448A (en) * 1968-07-29 1972-01-04 Exxon Research Engineering Co Aluminum-halogen secondary battery method with molten electrolyte
US3847667A (en) * 1972-09-26 1974-11-12 Esb Inc Alkali metal-porous conductive carbon battery having a molten alkali metal chloraluminate electrolyte
US3969138A (en) * 1975-06-09 1976-07-13 Esb Incorporated Sodium-aluminum halide, sulfur battery
US4335191A (en) 1980-07-28 1982-06-15 Tadiran Israel Electronics Industries Ltd. Lithium cells
US4891281A (en) 1982-08-09 1990-01-02 Duracell Inc. Electrochemical cells having low vapor pressure complexed SO2 electrolytes
US4894298A (en) 1988-10-24 1990-01-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Alkali and halogen rechargeable cell with reactant recombination
GB8828829D0 (en) * 1988-12-09 1989-01-18 Lilliwyte Sa Electrochemical cell
GB8829949D0 (en) 1988-12-22 1989-02-15 Lilliwyte Sa Electrochemical cell
US5053294A (en) 1990-04-10 1991-10-01 Hughes Aircraft Company Planar sodium-sulfur electrical storage cell
ZA958252B (en) 1994-10-13 1996-04-15 Programme 3 Patent Holdings Electrochemical cell
JP3959749B2 (ja) 1995-05-24 2007-08-15 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション 固体高分子電解質を備えた金属水素化物二次電池
US6007943A (en) 1997-02-06 1999-12-28 Electro Chemical Holdings Societe Anonyme High temperature electrochemical cell with molten alkali metal anode
US6187479B1 (en) 1998-03-06 2001-02-13 Changle Liu Ambient temperature, rechargeable cells with metal salt-based electrodes and a system of cell component materials for use therein
JP4240263B2 (ja) 2000-12-22 2009-03-18 富士フイルム株式会社 電解質組成物及び非水電解質二次電池
KR100814540B1 (ko) 2001-04-06 2008-03-17 발렌스 테크놀로지, 인코포레이티드 나트륨 이온 배터리
JP2004178991A (ja) 2002-11-27 2004-06-24 Ngk Insulators Ltd ナトリウム−硫黄電池
JP4843908B2 (ja) 2004-05-18 2011-12-21 富士ゼロックス株式会社 二次電池及び発電方法
US20060141346A1 (en) 2004-11-23 2006-06-29 Gordon John H Solid electrolyte thermoelectrochemical system
EP2087540A4 (en) 2006-10-13 2014-01-22 Ceramatec Inc ADVANCED AIR-METAL BATTERY HAVING CERAMIC MEMBRANE ELECTROLYTE
US7632604B2 (en) 2006-12-19 2009-12-15 General Electric Company Energy storage device and method
JP5362261B2 (ja) 2007-05-25 2013-12-11 パナソニック株式会社 溶融塩及び熱電池
US8012621B2 (en) 2007-11-26 2011-09-06 Ceramatec, Inc. Nickel-metal hydride battery using alkali ion conducting separator
KR101442842B1 (ko) 2008-09-02 2014-09-23 엔지케이 인슐레이터 엘티디 이차 전지의 전력 제어 방법
EP2330678B1 (en) 2008-09-30 2017-11-01 NGK Insulators, Ltd. Secondary battery power control method
WO2010091075A2 (en) 2009-02-03 2010-08-12 Ceramatec, Inc. Electrochemical cell comprising ionically conductive ceramic membrane and porous multiphase electrode
JP5359442B2 (ja) 2009-03-25 2013-12-04 住友化学株式会社 ナトリウムイオン電池
US8551654B2 (en) 2009-04-30 2013-10-08 Edgar D. Young Secondary batteries with treated bentonite cathodes
WO2010135283A2 (en) 2009-05-18 2010-11-25 Trans Ionics Corporation Improved sodium-sulfur batteries
US20120114951A1 (en) 2009-07-15 2012-05-10 Shigeki Ichimura Solar cell back surface protection sheet and method of manufacturing the same
CN102511106A (zh) 2009-09-28 2012-06-20 住友电气工业株式会社 电池和能量***
US20110104563A1 (en) * 2009-11-04 2011-05-05 General Electric Company Electrochemical cell
DK2497133T3 (en) 2009-11-05 2019-04-08 Field Upgrading Usa Inc SODIUM BASED SOLID SECONDARY CELL WITH A CERAMIC SODIUM CONDUCTIVE SEPARATOR
US20120315548A1 (en) 2010-02-24 2012-12-13 Panasonic Corporation Lithium secondary battery
US8586227B2 (en) 2010-03-10 2013-11-19 Lawrence Livermore National Security, Llc Low temperature sodium-beta battery
JP2011192474A (ja) 2010-03-12 2011-09-29 Sumitomo Electric Ind Ltd 電池用負極材料、電池用負極前駆体材料、及び電池
JP2013541825A (ja) 2010-11-05 2013-11-14 セラマテック・インク ナトリウムイオン伝導性セラミックセパレーターを有する固体ナトリウム系二次電池
US10056651B2 (en) 2010-11-05 2018-08-21 Field Upgrading Usa, Inc. Low temperature secondary cell with sodium intercalation electrode
US10020543B2 (en) 2010-11-05 2018-07-10 Field Upgrading Usa, Inc. Low temperature battery with molten sodium-FSA electrolyte
US8603671B2 (en) * 2010-12-23 2013-12-10 General Electric Company Composition, energy storage device, and related processes
US9153844B2 (en) * 2011-01-31 2015-10-06 General Electric Company System and methods of using a sodium metal halide cell
JP5721465B2 (ja) 2011-02-16 2015-05-20 株式会社Ｎｔｔドコモ 二次電池充電装置及び二次電池充電システム
US20120219843A1 (en) * 2011-02-24 2012-08-30 General Electric Company Composition, energy storage device, and related processes
JP5775330B2 (ja) 2011-03-02 2015-09-09 住友電気工業株式会社 溶融塩電池
JP6086467B2 (ja) 2011-03-28 2017-03-01 日産自動車株式会社 ナトリウムイオン二次電池
US20130136980A1 (en) * 2011-11-30 2013-05-30 General Electric Company Electrochemical cell, electrode composition thereof and method for making same
KR102022405B1 (ko) 2012-02-27 2019-09-18 에스케이이노베이션 주식회사 나트륨 이차전지
WO2014039762A1 (en) * 2012-09-06 2014-03-13 Ceramatec, Inc. Sodium-halogen secondary cell
US20150056486A1 (en) * 2013-08-23 2015-02-26 General Electric Company Cathodic material, energy storage system, and method
JP6682427B2 (ja) * 2013-09-25 2020-04-15 フィールド アップグレーディング ユーエスエー・インク 中温ナトリウム−金属ハライド電池
US9537179B2 (en) 2013-09-25 2017-01-03 Ceramatec, Inc. Intermediate temperature sodium-metal halide battery
KR102203628B1 (ko) * 2013-09-25 2021-01-15 에스케이이노베이션 주식회사 나트륨 이차전지
KR102356583B1 (ko) * 2013-11-28 2022-01-28 에스케이이노베이션 주식회사 나트륨 이차전지

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115279948A (zh) * 2020-03-04 2022-11-01 因莱坦恩创新公司 通过双温电解方法产生金属钠
EP4350831A1 (en) * 2022-10-04 2024-04-10 SK On Co., Ltd. Oxide-based film sheet, oxide-based solid electrolyte sheet, and all-solid lithium secondry battery

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