本發(fā)明涉及電池制備，特別涉及一種地聚物電池砌塊及其制備方法和建筑墻。

背景技術(shù)：

1、建筑光伏一體化系統(tǒng)(building?integrated?photovoltaics，bipv)，是指將太陽(yáng)能光伏組件集成到建筑物的結(jié)構(gòu)中，作為建筑材料的一部分，以實(shí)現(xiàn)發(fā)電功能的同時(shí)，也起到建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的作用。bipv組件可以替代傳統(tǒng)的建筑材料，如屋頂瓦片、幕墻玻璃、遮陽(yáng)板等。

2、在現(xiàn)有的建筑光伏一體化系統(tǒng)中，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)存在諸多缺陷。一方面，其通常需要獨(dú)立的空間進(jìn)行設(shè)置，這不僅占據(jù)了寶貴的建筑空間，增加了空間成本，還可能影響建筑的整體布局和設(shè)計(jì)靈活性。另一方面，傳統(tǒng)的儲(chǔ)能組件往往采用鋰電池、超級(jí)電容器等商用儲(chǔ)能設(shè)備，這些設(shè)備存在安全隱患，例如鋰電池可能存在過(guò)熱、燃燒甚至爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)其設(shè)備采購(gòu)成本以及安裝維護(hù)成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的是提出一種地聚物電池砌塊及其制備方法和建筑墻，旨在解決現(xiàn)有建筑光伏一體化系統(tǒng)中電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的空間成本較大的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種地聚物電池砌塊，包括：

3、地聚物基體，所述地聚物基體中含有鋰鹽和堿性物質(zhì)；以及，

4、貫穿所述地聚物基體兩端的兩個(gè)電極，所述兩個(gè)電極包括正極電極和負(fù)極電極，所述正極電極和所述負(fù)極電極間隔設(shè)置。

5、在一實(shí)施方式中，所述正極電極包括包覆有第一金屬氧化物的碳基纖維網(wǎng)，所述第一金屬氧化物包括鎳氧化物；

6、負(fù)極材料包括包覆有第二金屬氧化物碳基纖維網(wǎng)，所述第二金屬氧化物包括鐵氧化物或鋅氧化物；

7、所述第一金屬氧化物的標(biāo)準(zhǔn)電極電位大于所述第二金屬氧化物的標(biāo)準(zhǔn)電極電位。

8、在一實(shí)施方式中，所述碳基纖維網(wǎng)的材料包括碳、石墨和碳納米管中的至少一種；和/或，

9、所述第一金屬氧化物的厚度為0.3mm～0.5mm；和/或，

10、所述第二金屬氧化物的厚度為0.3mm～0.5mm；和/或，

11、所述堿性物質(zhì)包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、硅酸鈉、硅酸鉀中的至少一種；和/或，

12、所述鋰鹽包括氫氧化鋰和/或硫酸鋰；和/或，

13、所述鋰鹽占所述地聚物基體的質(zhì)量百分比為1％～5％。

14、本發(fā)明還提供一種地聚物電池砌塊的制備方法，包括以下步驟：

15、s10、提供正極電極、負(fù)極電極以及方體模具，所述方體模具的上端開(kāi)口設(shè)置；

16、s20、將所述正極電極和所述負(fù)極電極材料依次間隔放入并固定于所述方體模具且支撐于所述方體模具的底部；

17、s30、將含有鋰鹽的堿性溶液與含有鋁硅酸鹽的工業(yè)廢棄物混合，并進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到地聚物；將所述地聚物和沙子混合，得到混合物；

18、s40、用所述混合物填充所述方體模具，得到地聚物電池砌塊。

19、在一實(shí)施方式中，步驟s10中，所述正極電極采用如下方法獲得：

20、將碳基纖維網(wǎng)與第一金屬氧化物的金屬源水溶液混合，進(jìn)行電沉積，得到第一氧化物包覆的碳基纖維網(wǎng)，也即正極電極。

21、在一實(shí)施方式中，所述第一金屬氧化物的金屬源包括鎳源，所述鎳源包括：niso4·7h2o和/或nicl2·6h2o，所述電沉積的電流為0.5～1.5a，所述電沉積的時(shí)間為4～8h。

22、在一實(shí)施方式中，步驟s10中，所述負(fù)極電極采用如下方法獲得：

23、將碳基纖維網(wǎng)與第二金屬氧化物的金屬源水溶液混合，進(jìn)行電沉積，得到第二金屬氧化物包覆的碳基纖維網(wǎng)，也即負(fù)極電極。

24、在一實(shí)施方式中，所述第二金屬氧化物的金屬源包括鐵源，所述鐵源包括feso4·7h2o和/或fecl2，所述電沉積的電流為0.5～1.5a，所述電沉積的時(shí)間為4～8h。

25、在一實(shí)施方式中，步驟s20中，所述正極電極和所述負(fù)極電極的間距為≥4mm；和/或，

26、步驟s30中，所述含有鋰鹽的堿性溶液的制備步驟包括：將堿性溶液和鋰鹽混合，其中，所述堿性溶液包括氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、硅酸鈉溶液、硅酸鉀溶液中的至少一種，所述堿性溶液中堿的摩爾濃度為2～12mol/l，所述鋰鹽包括氫氧化鋰和/或硫酸鋰；和/或，

27、步驟s30中，所述堿性溶液中堿和鋰鹽的質(zhì)量比為100：(1～5)；和/或，

28、步驟s30中，所述含有鋁硅酸鹽的工業(yè)廢棄物包括粉煤灰和/或高爐礦渣；和/或，

29、步驟s30中，所述含有鋰鹽的堿性溶液與所述含有鋁硅酸鹽的工業(yè)廢棄物的質(zhì)量比為0.3～0.5；和/或，

30、步驟s30中，所述地聚物和沙子的質(zhì)量比為0.3～0.5；和/或，

31、步驟s30中，所述聚合反應(yīng)的時(shí)間為4～6h，所述聚合反應(yīng)的溫度為20～25℃。

32、本發(fā)明還提供一種建筑墻，所述地聚物電池砌塊組包括多個(gè)沿第一方向堆疊串聯(lián)的地聚物電池砌塊以及與末端所述地聚物電池砌塊的電極相串聯(lián)的光伏組件；

33、所述地聚物電池砌塊包括前述的地聚物電池砌塊。

34、本發(fā)明的技術(shù)方案中，地聚物基體中鋰鹽的鋰離子具有較小的離子半徑和較高的遷移率，能夠促進(jìn)電解質(zhì)中離子在正極電極和負(fù)極電極之間快速遷移，提高電池的充放電效率；此外，地聚物基體機(jī)械性能較好、耐火及耐酸侵蝕能力較強(qiáng)，可用于建筑行業(yè)，由于兩個(gè)電極是貫穿于地聚物基體兩端的，因此當(dāng)多個(gè)地聚物電池砌塊堆疊時(shí)可以較好地串聯(lián)，電流能夠從一個(gè)電池砌塊的電極順暢地流到相鄰電池砌塊的電極，形成一個(gè)連續(xù)的電路。這種串聯(lián)方式可以增加電池組的總電壓，從而滿足不同的用電需求。

技術(shù)特征：

1.一種地聚物電池砌塊，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的地聚物電池砌塊，其特征在于，所述正極電極包括包覆有第一金屬氧化物的碳基纖維網(wǎng)，所述第一金屬氧化物包括鎳氧化物；

3.如權(quán)利要求2所述的地聚物電池砌塊，其特征在于，所述碳基纖維網(wǎng)的材料包括碳、石墨和碳納米管中的至少一種；和/或，

4.一種地聚物電池砌塊的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

5.如權(quán)利要求4所述的地聚物電池砌塊的制備方法，其特征在于，步驟s10中，所述正極電極采用如下方法獲得：

6.如權(quán)利要求5所述的地聚物電池砌塊的制備方法，其特征在于，所述第一金屬氧化物的金屬源包括鎳源，所述鎳源包括：niso4·7h2o和/或nicl2·6h2o，所述電沉積的電流為0.5～1.5a，所述電沉積的時(shí)間為4～8h。

7.如權(quán)利要求4所述的地聚物電池砌塊的制備方法，其特征在于，步驟s10中，所述負(fù)極電極采用如下方法獲得：

8.如權(quán)利要求7所述的地聚物電池砌塊的制備方法，其特征在于，所述第二金屬氧化物的金屬源包括鐵源，所述鐵源包括feso4·7h2o和/或fecl2，所述電沉積的電流為0.5～1.5a，所述電沉積的時(shí)間為4～8h。

9.如權(quán)利要求4所述的地聚物電池砌塊的制備方法，其特征在于，步驟s20中，所述正極電極和所述負(fù)極電極的間距≥4mm；和/或，

10.一種建筑墻，其特征在于，包括地聚物電池砌塊組，所述地聚物電池砌塊組包括多個(gè)沿第一方向堆疊串聯(lián)的地聚物電池砌塊以及與末端所述地聚物電池砌塊的電極相串聯(lián)的光伏組件；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種地聚物電池砌塊及其制備方法和建筑墻，涉及電池制備技術(shù)領(lǐng)域，所述地聚物電池砌塊包括：地聚物基體，所述地聚物基體中含有鋰鹽和堿性物質(zhì)；以及，貫穿所述地聚物基體兩端的兩個(gè)電極，所述兩個(gè)電極包括正極電極和負(fù)極電極，所述正極電極和所述負(fù)極電極間隔設(shè)置。其中，地聚物基體中鋰鹽的鋰離子具有較小的離子半徑和較高的遷移率，能夠促進(jìn)電解質(zhì)中離子在正極電極和負(fù)極電極之間快速遷移，提高電池的充放電效率；此外，地聚物基體機(jī)械性能較好、耐火及耐酸侵蝕能力較強(qiáng)，可用于建筑行業(yè)，由于兩個(gè)電極是貫穿于地聚物基體兩端的，當(dāng)多個(gè)地聚物電池砌塊堆疊時(shí)可以較好地串聯(lián)，從而滿足不同的用電需求。

技術(shù)研發(fā)人員：楊新聰,劉行,李嘉琪,王嘉楠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）（哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳科技創(chuàng)新研究院）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8