Li系卤化物熔盐的EET优化方法

作     者：苏彤 

作者单位：华北电力大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：郭永权

授予年度：2021年

学科分类：0808[工学-电气工程] 07[理学] 08[工学] 0703[理学-化学] 070301[理学-无机化学] 

主      题：熔盐 液态金属电池 固体与分子经验电子理论 价电子结构 熔点 溶解度 

摘      要：为解决日益严峻的环境和能源问题,发展新能源及大型储能技术迫在眉睫。熔融盐作为一种优质的储能材料,在电力系统中被广泛应用,对新能源发展起着重要作用。液态金属电池作为一种新型的大型电化学储能电池,以其成本低和寿命长等优势,被认为在规模储能领域拥有广阔的应用前景。熔融盐作为电解质极大地影响了电池体系的工作效率,因此熔盐优化对储能技术的发展至关重要。Li基液态金属电池因其优良的电化学性能而成为研究重点,Li基单质、二元及多组元熔盐电解质也多有研究。目前研究内容主要是固定组元成分比下的熔点、充放电性能、粘度等,这是因为目前熔盐的研究方法为分子动力学理论,其模型复杂、计算量大,无法系统地对一个体系进行研究。固体与分子经验电子理论是一种模型简单且可以广泛应用的研究晶体结构与物理性能关系的方法。本文利用经验电子理论模型系统地研究了单质熔盐LiX（X=F,Cl,Br,I）,二元熔盐 LiF-LiCl,LiF-LiBr,LiF-LiI,LiCl-LiBr,LiCl-LiI,三元熔盐LiF-LiCl-LiBr的价电子结构和热性能,包括结合能和熔点,揭示性能与价电子结构之间的关系。计算结果与实验值符合,结果表明随着增加平均阴离子半径并复合多种卤化物盐,熔融盐电解质的熔点会降低。同一种熔盐的熔点随着共价电子对数nα最大值nA的数量减少而降低;结合能随着价电子数量的增加而增大。结果证明经验电子理论方法是一种研究及优化熔盐电解质的有效方法。此外,根据钢球模型计算了 Li基熔盐的密度及Li离子溶解度。结果表明Li离子的溶解度随着熔融盐的混合物组元增加而降低,同时保证多元熔盐的密度在合理范围内而不破坏三液态层的稳定。并根据Frankel粘度计算模型计算了 Li基熔盐在熔点温度下的粘度,为熔融盐性能优化提供一定的数据支持。