一種液態(tài)金屬電池的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電化學儲能電池領域，適用于超級大型的儲電設施，是一種液態(tài)的金 屬電池。
【背景技術】
[0002] 目前，電力都是發(fā)電后立即使用，這樣導致，用電高峰時電力不夠，低谷時電力過 剩。從國家角度，造成了浪費，從用戶角度，階梯電價，增加了企業(yè)的用電成本。社會和市 場迫切需求一個合適的大型電池，從普通用戶角度，用低谷的電價給電池充電，在高峰時使 用，降低用電成本；從國家角度，可以充分利用好水能，太陽能，風能等自然資源。
[0003] 數(shù)年前，國家電網(wǎng)跟比亞迪合作開發(fā)了一個電池蓄能電站，耗資5億美元，如果用 液態(tài)金屬電池，成本不超過5百萬美金，并且液態(tài)電池的壽命更長，維護成本更低，可見，液 態(tài)電池前景非常好。
[0004] 人們對液態(tài)電池的研究由來已久，1901，有科學家提出液態(tài)金屬電池的理論，稱為 "HoopesCell"；整個20世紀，包括通用公司，國際原子實驗室，阿貢國家實驗室，福特等對 液態(tài)金屬電池都有研究；2006年，麻省理工大學團隊重提該技術，2010年，麻省理工大學團 隊成立公司，得到包括比爾蓋茨在內的投資超過1億美金，隨著新材料技術的不斷提高，液 態(tài)電池日新月異。

【發(fā)明內容】

[0005] -種液態(tài)金屬電池，其結構組成包括正極電池殼1，絕緣內套2,負極蓋3,密封膠 4,負極5,電解質6,正極7。在運行時，處于高溫環(huán)境，負極5,電解質6,正極7均為熔融 液態(tài)，由于其密度不同，各自自然分層，負極5其密度最小，恪化后在最上層，構成電池的負 極，并與負極蓋3接觸，由其輸出電流，正極7其密度最大，熔化后在最下層，構成電池的正 極，并與正極電池殼1接觸，由其輸出電流，電解質6為三種鹽的混合體，其密度適中，處于 中間層，并把正負極隔開。
[0006] 利用簡單的機械加工，就可以得到相關的零件，如正極電池殼1，絕緣內套2,負極 蓋3,將絕緣內套2放入正極電池殼1，接著將稱量好的電極材料放入絕緣內套2,蓋好負極 蓋3,并用密封膠4密封好，靜置一段時間，直至密封膠完全固定好。
[0007] 將組裝好的電池放入高溫箱內，并用導線引出正負極，接在電壓表上，注意，這里 要做好降溫措施，防止高溫損壞電壓表。設置對應的溫度，并記錄實驗數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0008] 圖為電池的中心剖面圖，其結構組成包括正極電池殼1，絕緣內套2,負極蓋3,密 封膠4,負極5,電解質6,正極7。
【具體實施方式】
[0009] 用不同的電池材料，制作了兩種電池。
[0010] 其中一種負極材料選用金屬鎂，正極材料選用的是金屬銻，電解質為氯化鎂，氯化 鈉和氯化鉀，它們的摩爾比例為5 :3 :2,設定的環(huán)境溫度為700°C。
[0011] 另一種負極材料選用金屬鋰，正極材料選用的是金屬銻和鉛，電解質為氟化鋰，氯 化鋰和碘化鋰，它們的摩爾比例為2 :5 :3,設定的環(huán)境溫度為450°C。
[0012] 將封裝好的電池放入高溫箱，設定好對應的溫度值，電池正常工作后，即可測量正 負極的電壓。測試數(shù)據(jù)見表1。
[0013] 表 1。
[0014] 通過上實驗數(shù)據(jù)，可知，鋰電池比鎂電池的電壓要高，并且環(huán)境溫度也低。
[0015] 在鋰電池和鎂電池的實驗對比中，還得到以下的數(shù)據(jù)，見表2。
[0016] 表 2
【主權項】
1. 一種液態(tài)金屬電池，其結構組成包括正極電池殼1，絕緣內套2,負極蓋3,密封膠4， 負極5,電解質6,正極7 ;在運行時，處于高溫環(huán)境，負極5,電解質6,正極7均為熔融液態(tài)， 由于其密度不同，各自自然分層，負極5其密度最小，恪化后在最上層，構成電池的負極，并 與負極蓋3接觸，由其輸出電流，正極7其密度最大，熔化后在最下層，構成電池的正極，并 與正極電池殼1接觸，由其輸出電流，電解質6為多種鹽的混合體，其密度適中，處于中間 層，并把正負極隔開。2. 如權利要求1所述，所述的正極電池殼1和負極蓋3為不銹鋼；所述的絕緣內套2為 陶瓷材料；所述的密封膠4為耐高溫，密封，絕緣材料。3. 如權利要求1所述，當所述正極7材料選用金屬銻，負極5材料選用金屬鎂時， 其摩爾比例為 Mg :Sb=x :y，有 0? 2 < X < 0? 4,0. 6 < y < 0? 8，x+y=l，且當 X :y=3 :7 為 最佳比例，其電解質為氯化鎂，氯化鈉和氯化鉀，摩爾比例為MgCl2=NaCl :KCl=a :b :c，有 0? 4 彡 a 彡 0? 6,0. 2 彡 b 彡 0? 4,0. 1 彡 c 彡 0? 3，a+b+c=l，且 a :b :c=5 :3 :2 為最佳比例，工 作溫度為700 °C。4. 如權利要求1所述，當所述正極7材料選用金屬鉛和銻，負極5材料選用金屬鋰時， 其摩爾比例為 Li :Pb :Sb=x :y :z，有 0? 35 彡 X 彡 0? 55,0. 28 彡 y 彡 0? 48,0. 07 彡 y 彡 0? 27， x+y+z=l，且當X :y :z=45 :38 :17為最佳比例，其電解質為氟化鋰，氯化鋰和碘化鋰，摩爾比 例為 LiF :LiCl :LiI=a :b :c，有 0? 1 彡 a 彡 0? 3,0. 4 彡 b 彡 0? 6,0. 2 彡 c 彡 0? 4, a+b+c=l， 且a :b :c=2 :5 :3為最佳比例，工作溫度為450°C。5. 如權利要求1所述，整體機械結構的零件布局合理，緊湊，無空間浪費。6. 如權利要求1所述，所涉及的零件沒有復雜的加工工藝，只需要通過車、銑，即可完 成零件加工，生產成本低，特別是在大批量生產中，低成本優(yōu)勢明顯。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種液態(tài)金屬電池，屬于電池儲能領域，適用于大型儲電設施。具體地說，通過熔融狀態(tài)即液態(tài)金屬的氧化還原反應，把化學能轉化成電能，金屬呈液態(tài)是該電池的特點，利用液體的流動性，具有超快的電荷傳遞，低歐姆損失的特性，使得該電池具有充放電效率高，壽命長，允許電流大，制造和使用成本低等優(yōu)點。負極材料主要有鎂和鋰，正極材料主要有鉛和銻，電解質為對應的熔鹽電解質。當金屬呈液態(tài)后，其密度不同自然分層，構成電池的正極，負極和電解質層，這樣使得該電池的結構簡單，不需要隔膜等復雜的構造，其組成包括：正極電池殼，絕緣內套，負極蓋，密封膠，負極，電解質，正極。
【IPC分類】H01M10/39
【公開號】CN105006601
【申請?zhí)枴緾N201510490014
【發(fā)明人】王建平, 王文軒, 鄒慧
【申請人】王建平
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年8月12日