Preparation and electrochemical characterization of aluminium liquid battery cells with two different electrolytes ($NaCl-BaCl_2-AlF_3-NaF$ and $LiF-AlF_3-BaF_2$)

Autor: Napast, Viktor, Moškon, Jože, Homšak, Marko, Petek, Aljana, Gaberšček, Miran
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Acta Chimica Slovenica, vol. 62, no. 4, pp. 796-804, 2015.
ISSN: 1318-0207
Popis: The possibility of preparation of operating rechargeable liquid battery cells based on aluminium and its alloys is systematically checked. In all cases we started from aluminium as the negative electrode whereas as the positive electrode three different metals were tested: $Pb$, $Bi$, and $Sn$. Two types of electrolytes were selected: $Na_3AlF_6-AlF_3-BaCl_2-NaCl$ and $Li_3AlF_3-BaF_2$. We show that some of these combinations allowed efficient separation of individual liquid layers. The cells exhibited expected voltages, relatively high current densities and could be charged and discharged several times. The capacities were relatively low (120 mAh in the case of $Al-Pb$ system), mostly due to unoptimised cell construction. Improvements in various directions are possible, especially by hermetically sealing the cells thus preventing salt evaporation. Similarly, solubility of aluminium in alloys can be increased by optimising the composition of positive electrode. V pričujoči eksperimentalni študiji smo sistematično raziskali možnosti priprave delujoče (ponovno-napolnjive) baterije s tekočimi elektrodami na osnovi talin kovinskega aluminija in zlitin le-tega. Pri vseh eksperimentih smo v začetnem stanju sistema kot negativno elektrodo uporabili aluminij, za pozitivno elektrodo pa smo uporabili tri različne kovine: $Pb$, $Bi$ in $Sn$. Izbrali smo dva različna elektrolita: $Na_3AlF_6-AlF_3-BaCl_2-NaCl$ in $Li_3AlF_3-BaF_2$. V prispevku pokažemo, da je možno z nekaterimi od omenjenih kombinacij elektrod in elektrolita pripraviti baterijske celice, ki imajo učinkovito ločene posamezne tekoče faze. Testirane celice so imele pričakovano napetost in jih je bilo možno nekajkrat izprazniti/napolniti z relativno visoko gostoto toka. Dosežene kapacitete so bile razmeroma nizke (najvišja 120 mAh v primeru $Al-Pb$ sistema), kar pripisujemo ne-optimizirani konstrukciji celic. Delovanje prikazanih aluminijevih baterijskih celic bi bilo možno izboljšati z različnimi pristopi – zlasti s hermetično zatesnitvijo, s čimer bi preprečili izhlapevanje elektrolita. Z optimizacijo sestave pozitivne elektrode bi bilo možno tudi povečati topnost aluminija v zlitinah.
Databáze: OpenAIRE