液態(tài)金屬高溫電池密封材料的研究.pdf

1、液態(tài)金屬電池（Liquid Metal Battery）是近年來在MIT發(fā)展起來一類廉價(jià)高效大規(guī)模儲(chǔ)能裝置。它具有儲(chǔ)能價(jià)格低、電極結(jié)構(gòu)簡單、易于放大和生產(chǎn)、電荷/離子傳輸阻力小、充放電倍率高功率密度高、電極無形變、無枝晶生長、運(yùn)行壽命長、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，使其有應(yīng)用于大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的潛力。但由于都是使用活潑金屬且是在高溫運(yùn)行工作，必須使電池內(nèi)部與外界空氣隔離，這就要求液態(tài)金屬電池密封材料具有良好的氣密性、絕緣性、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性等。

2、因此，密封成為限制液態(tài)金屬電池發(fā)展的技術(shù)難點(diǎn)之一。本論文以液態(tài)金屬電池技術(shù)為背景，研究開發(fā)能滿足液態(tài)金屬電池密封要求的密封材料。
　　本文中設(shè)計(jì)優(yōu)化鉍酸鹽密封玻璃配方，討論各組分對(duì)玻璃熱穩(wěn)定性以及特征溫度的影響，篩選出滿足玻璃化溫度(Tg)﹤液態(tài)金屬電池工作溫度﹤液相溫度(Tm)這一要求的玻璃配比，再進(jìn)一步根據(jù)密封材料可允許的熱膨脹系數(shù)（TEC）范圍（14.933-17.067×10-6K-1）挑選出滿足這一要求玻璃組成，結(jié)合這兩

3、個(gè)條件，得出只有77wt％氧化鉍、2wt%氧化銅、2wt%氧化鋅、2wt%氧化鋁、16.1wt%氧化硼以及0.9wt%氧化硅（GA-5）這個(gè)配比滿足上述兩個(gè)要求，它的熱膨脹系數(shù)為15.22×10-6K-1，Tg為404℃，Tm為512℃，然后根據(jù)GA-5隨著熱處理時(shí)間延長的結(jié)晶情況，研究GA-5的熱穩(wěn)定性以及與待密封材料304不銹鋼的化學(xué)穩(wěn)定性和長期適應(yīng)性，最后，觀察GA-5與304不銹鋼的粘結(jié)界面，探討GA-5材料的致密性并且進(jìn)一步研