多元共熔鹵化物（熔鹽）在常溫下為不導(dǎo)電的固態(tài),當(dāng)溫度升高至熔點(diǎn)以上,轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子導(dǎo)體。該特性使其成為了最常用的一類(lèi)熱電池電解質(zhì)。自二戰(zhàn)末期以來(lái),相關(guān)科技工作者針對(duì)多元共熔鹵化物開(kāi)展了大量的研發(fā)工作以及性能探究,不斷追求更低的熔點(diǎn)以及更高的電導(dǎo)率。然而,新型多元共熔鹵化物電解質(zhì)研發(fā)過(guò)程中涉及的機(jī)理探究鮮有報(bào)道。本課題采用固相法,在氬氣環(huán)境（手套箱）中制備了LiCl-LiBr-KBr-CsBr體系以及LiCl-LiBr-KBr-RbCl體系多元共熔鹵化物,測(cè)試各樣品的熱物性,電導(dǎo)率,形貌以及物相,并選取部分樣品進(jìn)行Li-Si/FeS₂單體電池放電性能測(cè)試。分析了低共熔現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)理,初步探究了原料配比對(duì)晶體結(jié)構(gòu)和材料熱物性,電性能的影響。結(jié)果表明,向傳統(tǒng)三元低熔點(diǎn)電解質(zhì)LiCl-LiBr-KBr中添加CsBr或RbCl,可增大晶格畸變,降低體系的熔點(diǎn);此外,隨著添加劑的含量增多,晶粒分布趨于雜亂,這有利于降低熔鹽體系的穩(wěn)定性;熔鹽的電導(dǎo)率則與原料中的鋰離子含量呈正相關(guān);Li Cl、LiBr、KBr以及RbCl的晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)型同屬于B1型且離子半徑接近,而CsBr晶胞為B2... 

【文章來(lái)源】：西南科技大學(xué)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：57 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線(xiàn)圖

樣品制備與表征15隨爐冷卻，在瑪瑙研缽內(nèi)均勻的將原料研磨成粉末，并過(guò)60目篩。其中，實(shí)驗(yàn)操作在德力斯UN-1000D型手套箱內(nèi)進(jìn)行，箱體內(nèi)水含量遠(yuǎn)低于0.1ppm，氧含量低于1.0ppm。圖2-3裝有原料的氧化鋁坩堝（2）稱(chēng)量、混合：在德力斯UN-1000D型手套箱內(nèi)進(jìn)行稱(chēng)量操作，箱體內(nèi)水含量低于0.1ppm，氧含量低于1.0ppm。采用溪市天東衡器廠(chǎng)HX302T型電子天平進(jìn)行原料的稱(chēng)量，以制備100g熔鹽樣品為例，按照所需原料質(zhì)量比LiCl:LiBr:KBr:RbCl=18.7:36.3:32.2:13.5，分別稱(chēng)取LiCl、LiBr、KBr、RbCl的質(zhì)量為18.57g、36.05g、31.98g、13.41g（精確到小數(shù)點(diǎn)后2位），在油性稱(chēng)量紙上稱(chēng)量原料后，倒入500mL氧化鋯內(nèi)襯304不銹鋼密封球磨罐，再倒入已經(jīng)通過(guò)廠(chǎng)家合理級(jí)配的氧化鋯球，之后蓋上密封圈和蓋子，按照對(duì)角原則均勻地旋緊螺釘，保證罐體的密封性。將罐體密封之后，從手套箱中取出，水平放置到輥式球磨機(jī)中央進(jìn)行充分混合，以輥式球磨機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速500r/min（折合罐體轉(zhuǎn)速約370r/min）球磨混合6h。（3）熔融：將球磨完畢后的密封球磨罐放入手套箱工具倉(cāng)，操作手套箱控制界面，抽取空氣再平衡氣體，如此循環(huán)三次后，將球磨罐轉(zhuǎn)移進(jìn)手套箱箱體。這樣操作是為了保證熔鹽在制備階段完全不與空氣接觸。之后，取出球磨罐中已經(jīng)級(jí)配的氧化鋯球與熔鹽物料并過(guò)60目篩以去除氧化鋯鋯球，將過(guò)篩后的熔鹽粉末置于A(yíng)l2O3坩堝內(nèi)，放入箱式電阻爐，設(shè)置升溫程序：初始溫度為30C，采取5C/min的速率將溫度提升94min，至500C，保溫5h，之后緩慢地隨爐冷卻。（4）粉碎、過(guò)篩：取出冷卻后的樣品，在瑪瑙研缽中將其搗碎，再與氧化鋯球共同放入球磨罐，以輥式球磨機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速500r/min（折合罐體轉(zhuǎn)速約370r/min）球磨破碎8小時(shí)。（5）封裝：將球磨后的樣品過(guò)60目篩，將過(guò)篩后的樣?

樣品制備與表征17制備陽(yáng)極材料：在瑪瑙研缽中將鋰硅合金（Li-Si）與銀粉（Ag）按照質(zhì)量比為L(zhǎng)i-Si:Ag=9:1混合均勻，即可獲得負(fù)極材料。單體電池成型：在=32mm的“光盤(pán)”狀單體電池成型模具中放置一層石墨片；倒入1.2g正極材料，利用特制的刮板鋪平；倒入0.7gEB粉末，同樣利用刮板鋪平；倒入0.6g負(fù)極材料，鋪平；再次放置一層石墨片；以180kg壓力保壓5秒鐘進(jìn)行成型，緩慢脫模后即可獲得單體電池Li-Si/35.49LiCl-33.67LiBr-21.84KBr-9.00RbCl/FeS2。2.3樣品表征2.3.1熱分析測(cè)試原理：本課題采用如圖2-5所示的功率補(bǔ)償式STA449F5型同步熱分析儀對(duì)熔鹽粉末樣品進(jìn)行差示掃描量熱法（即DSC）熱分析。圖2-5功率補(bǔ)償式STA449F5型同步熱分析儀儀器的加熱爐內(nèi)安裝有一個(gè)樣品支架，以放置可傳遞加熱功率的樣品臺(tái)，樣品臺(tái)分為兩個(gè)凹槽，分別用于放置耐腐蝕的空鉑銠坩堝和盛裝樣品的鉑銠坩堝。當(dāng)爐內(nèi)溫度上升時(shí)，兩個(gè)坩堝由于吸熱，也同步升溫。樣品臺(tái)下方的熱電偶能夠測(cè)得樣品坩堝和對(duì)照坩堝（空坩堝）的實(shí)時(shí)溫度。當(dāng)熔鹽粉末樣品開(kāi)始熔融吸熱時(shí)，樣品坩堝的瞬時(shí)溫度會(huì)降低，為保持兩個(gè)坩堝的溫度始終相等，儀器系統(tǒng)會(huì)做出反應(yīng)，提高樣品坩堝下方加熱電阻絲的補(bǔ)償功率。而系統(tǒng)向?qū)φ折釄迨┘拥墓β蕼p去向樣品坩堝施加的功率，所得到的差值即DSC曲線(xiàn)的縱坐標(biāo)（mW/mg）。因此，當(dāng)樣品吸熱時(shí)，DSC曲線(xiàn)的趨勢(shì)向下；當(dāng)樣品放熱時(shí)，DSC曲線(xiàn)的趨勢(shì)向上。由此可判斷熔鹽樣品的熔點(diǎn)以及相變焓（熔融焓）。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3459840