一種液態(tài)金屬電池裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種液態(tài)金屬電池裝置，該裝置的特征在于：電池外殼的上方設(shè)有一固定管，電池負(fù)極引出端穿過絕緣管與負(fù)極材料液態(tài)鋰金屬相接觸，在電池外殼頂部采用高溫絕緣密封膠將其和負(fù)極引出端固定??；在固定管上設(shè)有氬氣導(dǎo)入管/真空抽氣管，通過該管與真空系統(tǒng)相連接，用于液態(tài)金屬電池裝置內(nèi)部真空的獲得和通入保護(hù)氣體氬氣，防止液態(tài)鋰的氧化；電池外殼外部設(shè)有溫度探頭安裝孔，便于實時控制和監(jiān)測電池溫度，讓電池處于最佳工作狀態(tài)。本實用新型的優(yōu)點在于：充放電效率很高，最高幾乎可達(dá)100%（典型值是80～90%）；②循環(huán)壽命長，最長可達(dá)15年。
【專利說明】一種液態(tài)金屬電池裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于化學(xué)儲能電池【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地講就是涉及一種熔融態(tài)金屬作為正負(fù)極，熔鹽作為電解質(zhì)的液態(tài)金屬電池裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著風(fēng)能和太陽能等可再生能源的迅猛發(fā)展，開發(fā)適應(yīng)分布式供能和調(diào)節(jié)電網(wǎng)平衡的大規(guī)模儲能技術(shù)變得越來越緊迫。由于可再生能源發(fā)電不穩(wěn)定，通過儲能電池的充放電可實現(xiàn)對可再生能源的平滑輸出，減少可再生能源接入對電網(wǎng)的沖擊，大大增加接入電網(wǎng)的可再生能源發(fā)電量。因此，在規(guī)劃新能源發(fā)電和電網(wǎng)輸送線路的同時，應(yīng)配套相應(yīng)的儲能解決方案，才能促進(jìn)可再生能源的發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于液態(tài)金屬電池的電化學(xué)系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)組成特點，電導(dǎo)率良好和低熔點的電解質(zhì)、價廉和原材料豐富的正負(fù)極材料、負(fù)極材料在正極材料中的高熔解度是本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵和核心。本實用新型采取的技術(shù)方案是:
[0004]一種液態(tài)金屬電池裝置，其包括電池外殼、負(fù)極絕緣管、液態(tài)金屬電池隔板、電池負(fù)極引出端、電池正極引出端、負(fù)極材料液態(tài)鋰金屬，電解質(zhì)和正極材料，該裝置的特征在于:電池外殼的上方設(shè)有一固定管，電池負(fù)極引出端穿過絕緣管與負(fù)極材料液態(tài)鋰金屬相接觸，在電池外殼頂部采用高溫絕緣密封膠將其和負(fù)極引出端固定住；在固定管上設(shè)有氬氣導(dǎo)入管/真空抽氣管，通過該管與真空系統(tǒng)相連接，用于液態(tài)金屬電池裝置內(nèi)部真空的獲得和通入保護(hù)氣體氬氣，防止液態(tài)鋰的氧化；電池外殼外部設(shè)有溫度探頭安裝孔，便于實時控制和監(jiān)測電池溫度，讓電池處于最佳工作狀態(tài)。
[0005]所述的液態(tài)金屬電池隔板為高密度AlN陶瓷管，用于有效隔離負(fù)極材料液態(tài)鋰金屬通過電池外殼與正極材料導(dǎo)通，防止電池內(nèi)部短路。
[0006]所述電池外殼內(nèi)部設(shè)有一錐形面，用于更換內(nèi)部材料時,能夠完全流出。
[0007]所述的電池外殼采用不銹鋼材質(zhì)。
[0008]所述的電解質(zhì)為低熔點，例如NaCl、LiCl等混合物。
[0009]所述的負(fù)極材料選用堿金屬或堿土金屬。
[0010]所述的正極材料選用可以和堿或堿土金屬形成合金的重金屬例如鉛、錫、銻或者么么
I=1-Wl O
[0011]本實用新型的工作原理是:液態(tài)金屬電池以熔融態(tài)金屬作為正負(fù)極，熔鹽作為電解質(zhì)。負(fù)極材料選用堿金屬或堿土金屬，正極材料選用可以和堿或堿土金屬形成合金的重金屬，電解質(zhì)選用堿或堿土金屬與鹵族元素形成的化合物。由于熔融態(tài)金屬與熔鹽互不混融，三層液體由于密度的差異而自動分層。在電池放電時，負(fù)極金屬失去電子，并通過外電路做功，而負(fù)極金屬離子化后通過熔鹽遷移到正極并與正極金屬合金化。充電則執(zhí)行相反的過程。液態(tài)金屬電池的特殊設(shè)計使其具有較好的儲能性能。
[0012]本實用新型的優(yōu)點在于:充放電效率很高，最高幾乎可達(dá)100% (典型值是80?90%);循環(huán)壽命長,最長可達(dá)15年；可大電流、聞功率放電；由于裡、鉛和錫等原材料自然界儲量豐富、成本較低，同時這些材料都沒有特殊用途，影響其價格波動的潛在因素比較少，可持續(xù)發(fā)展。無機(jī)熔鹽電解質(zhì)兼做正負(fù)極隔離層，電池?zé)o需特殊隔膜，既降低了電池的成本，又使得電池體系容易放大和生產(chǎn)。液態(tài)金屬電池系統(tǒng)的儲能價格有望低于250美元/(kff.h)。
[0013]目前最普遍使用的抽蓄式儲能所提供的電力成本，約是每千瓦小時100美元，其它電網(wǎng)能源儲存級電池的成本則是其10倍以上，但是抽蓄式儲能會受到地理環(huán)境的限制。因此液態(tài)金屬電池技術(shù)將會憑借較高的功率和能量密度、低成本的較大潛力，可適用的應(yīng)用范圍最廣，將逐漸成為主流儲能技術(shù)路線。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的縱剖視圖。
[0015]圖中:1 一電池負(fù)極引出端，2—高溫絕緣密封膠，3—絕緣管，4一正極材料，5—電解質(zhì)，6—電池外殼,6-1一錐形面,6-2—固定管，6-3—溫度探頭安裝孔，6-4一IS氣導(dǎo)入管/真空抽氣管， 6-5—正極引出端,7一液態(tài)金屬電池隔板，8一液態(tài)鋰金屬。

【具體實施方式】
[0016]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0017]如附圖所示，本實用新型主要包括電池外殼6、液態(tài)金屬電池隔板7和電池負(fù)極弓I出端1，電池外殼(6)采用不銹鋼材質(zhì)加工而成，能有效防止其與液態(tài)鋰的反應(yīng)，能在高溫環(huán)境下長期使用而不發(fā)生變形。在其上方設(shè)有一固定管(6-2)，電池負(fù)極引出端(I)穿過絕緣管(3)與負(fù)極材料液態(tài)鋰金屬(8)相接觸，在電池外殼(6)頂部采用高溫絕緣密封膠
(2)將其和電池負(fù)極引出端(I)固定住。在固定管(6-2)上設(shè)有氬氣導(dǎo)入管/真空抽氣管(6-4)，通過該管與真空系統(tǒng)相連接，用于液態(tài)金屬電池裝置內(nèi)部真空的獲得和通入保護(hù)氣體氬氣，防止液態(tài)鋰的氧化。
[0018]外部設(shè)有溫度探頭安裝孔(6-3)，便于實時控制和監(jiān)測電池溫度，讓裝置處于恒溫狀態(tài)，電池才能處于最佳工作狀態(tài)。
[0019]液態(tài)金屬電池隔板(7)，采用耐高溫絕緣材料加工而成，其目的在于有效隔離負(fù)極材料液態(tài)鋰金屬(8)通過電池外殼(6)與正極材料(4)導(dǎo)通，防止電池內(nèi)部短路。
[0020]電池外殼(6)內(nèi)部設(shè)有一錐形面(6-1)，目的在于更換內(nèi)部材料時，能夠完全流出，便于清洗。
【權(quán)利要求】
1.一種液態(tài)金屬電池裝置，其包括電池外殼、負(fù)極絕緣管、液態(tài)金屬電池隔板、電池負(fù)極引出端、電池正極引出端、負(fù)極材料液態(tài)鋰金屬，電解質(zhì)和正極材料，該裝置的特征在于:電池外殼的上方設(shè)有一固定管，電池負(fù)極引出端穿過絕緣管與負(fù)極材料液態(tài)鋰金屬相接觸，在電池外殼頂部采用高溫絕緣密封膠將其和負(fù)極引出端固定?。辉诠潭ü苌显O(shè)有氬氣導(dǎo)入管/真空抽氣管，通過該管與真空系統(tǒng)相連接，用于液態(tài)金屬電池裝置內(nèi)部真空的獲得和通入保護(hù)氣體氬氣，防止液態(tài)鋰的氧化；電池外殼外部設(shè)有溫度探頭安裝孔，便于實時控制和監(jiān)測電池溫度，讓電池處于最佳工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液態(tài)金屬電池裝置，其特征在于:液態(tài)金屬電池隔板為高密度A1N陶瓷管，用于有效隔離負(fù)極材料液態(tài)鋰金屬通過電池外殼與正極材料導(dǎo)通，防止電池內(nèi)部短路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液態(tài)金屬電池裝置，其特征在于:所述電池外殼內(nèi)部設(shè)有一錐形面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種液態(tài)金屬電池裝置，其特征在于:所述的電池外殼采用不銹鋼材質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液態(tài)金屬電池裝置，其特征在于:所述的電解質(zhì)為低熔點熔鹽混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液態(tài)金屬電池裝置，其特征在于:所述的正極材料選用可以和堿或堿土金屬形成合金的重金屬。
【文檔編號】H01M8/00GK204230347SQ201420781153
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】芶富均 申請人:芶富均