一种插控式凝胶电解质锂空电堆及其制备方法

摘要

一种插控式凝胶电解质锂空电堆，包括锂空电堆壳体，所述锂空电堆壳体底部交替开设有多组正极卡槽和负极卡槽，所述正极卡槽内插装有电池正极，所述电池正极是由带有不锈钢气体腔室和插装在气体腔室一侧的扩散电极卡槽上的扩散电极组成，所述负极卡槽内插装有电池负极，所述锂空电堆壳体内充装有凝胶聚合物电解质；制备锂空电堆的电池正极和负极并配制锂空电堆的电解质凝胶聚合物电解质，将凝胶聚合物电解质填满于电堆锂空壳体中，由左至右向负极卡槽、正极卡槽依次插装电池负极、电池正极，组装插控式凝胶电解质锂空电堆。优点是：该锂空电堆可以对失效电极进行适时更换，电解液性能稳定，使得锂空电堆可以连续工作，从而延长了电堆的使用寿命。

主权项

一种插控式凝胶电解质锂空电堆，包括锂空电堆壳体，其特征是：所述锂空电堆壳体底部交替开设有多组正极卡槽和负极卡槽，所述正极卡槽内插装有电池正极，所述电池正极是由带有不锈钢气体腔室和插装在气体腔室一侧的扩散电极卡槽上的扩散电极组成，所述负极卡槽内插装有电池负极，所述锂空电堆壳体内充装有凝胶聚合物电解质；其具体制备步骤如下：(1)、制备锂空电堆的电池正极将石墨烯和电解二氧化锰加入到有机溶剂中配制的混合物涂覆到泡沫镍上制得扩散电极，嵌入到充满空气的不锈钢气体腔室一侧的扩散电极卡槽上；(2)、制备锂空电堆的电池负极将经憎水处理的金属锂片和“凸”型集流体镍网压制成电池负极；(3)、配制锂空电堆的电解质3.1、配制电解质溶液按照重量份数计，将3份～6份LiPF₆溶于7份～15份碳酸乙烯酯中，充分溶解，再向其中加入0.2份～0.5份螺环季铵盐，在超声波辅助条件下混合均匀，超声波功率为300W～600W，超声波时间为1h～3h，得到电解质溶液；3.2、配制聚合物溶液按照重量份数计，称取0.2份～0.5份聚合物溶于1.0份～2.0份聚合交联剂中，在超声波辅助条件下混合均匀，超声波功率为500W～1000W，超声波时间为6h～12h，得到聚合物溶液；所述聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氧化乙烯(PEO)或聚丙烯酸(PAA)；所述聚合物交联剂为N,N‑亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、二甲基丙烯酸乙二醇酯或甲基丙烯酸羟丙酯；3.3、配制凝胶聚合物电解质将步骤3.1配制的电解质溶液加入到步骤3.2配制的聚合物溶液中，搅拌均匀后，静置30min～120min，过滤除去固体沉淀物质，保留滤液；按照重量份数计，向滤液中加入0.5份～1份过硫酸盐溶液作为引发剂，所述过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵，搅拌均匀，得到凝胶聚合物电解质；(4)、组装插控式凝胶电解质锂空电堆将凝胶聚合物电解质填满于电堆锂空壳体中，由左至右，向负极卡槽、正极卡槽依次插装步骤(2)制备的电池负极、步骤(1)制备的电池正极，室温下静置3min～10min，组装成插控式凝胶电解质锂空电堆。