[發明專利]一種液態金屬電池及其組裝工藝

有效

• 申請號: 201710607805.6
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107394282B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 張坤;彭勃;郭姣姣;蔣凱;王康麗;李俠;王玉平
• 申請（專利權）人: 中國西電電氣股份有限公司
• 主分類號: H01M10/38
• 分類號: H01M10/38;H01M10/39;H01M2/34
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李宏德

本發明提供一種液態金屬電池及其組裝工藝。所述電池包括電池上蓋，電池殼體，密封絕緣裝置，負極集流桿，第一多孔蓋板和第二多孔蓋板，第一負極集流器和第二負極集流器，第一電解質材料和第二電解質材料，第一正極材料和第二正極材料，以及擋板。本發明結構簡單，不僅能夠保證電池的高性能，同時組裝方便，電池生產的一致性好。本發明所提出的液態金屬電池組裝工藝，無需再對負極集流器進行反復多次的負極材料吸附和甩出操作，在保證電池高性能的同時，極大降低了電池裝配難度，提高了電池生產的一致性。

技術領域

本發明涉及電化學儲能電池領域，具體為一種液態金屬電池及其組裝工藝。

背景技術

近年來，為應對傳統火力發電所帶來的能源危機和環境污染問題，以風電、光伏為代表的可再生能源發電技術迎來了前所未有的發展。然而，由于風能、太陽能的隨機性及不穩定性，為新能源發電的平滑輸出和安全并網帶來很大困難。電網級大規模儲能技術是解決這一問題的有效途徑，在各類大規模儲能技術中，電池儲能以其能量轉換效率高、系統規模配置靈活、不受地理環境限制等特點，成為電網儲能系統的首選技術。目前較為成熟的儲能電池有鋰離子電池、鈉硫電池、鉛酸電池等，但這些技術均無法兼顧大規模儲能對儲能成本和循環壽命的要求。因此，一種面向電網儲能應用的二次電池技術，即液態金屬電池應運而生。

液態金屬電池通常在高溫下運行，其正負電極為液態金屬，電解質為無機液態或半液態熔鹽，由于熔融態金屬與熔鹽不相混溶，三層液態組分根據密度差異自動分層。與傳統電池相比，液態金屬電池具有材料成本低廉、易于放大生產、循環壽命長等優點，非常適用于大規模電力儲能。

目前，液態金屬電池的裝配通常采用具有一定放電深度模式的組裝方式，即電池裝配時，將部分負極材料留置于負極集流器中，其余負極材料則與正極材料預先熔煉成合金，再依次將正極合金、電解質和負極集流器裝入電池殼體，密封好后升溫運行。這種裝配方式相較全充電或全放電的方式，能夠有效控制電池高溫下負極、電解質、正極三層液態電化學反應界面的均勻穩定建立，從而降低電池化成難度，顯著提高電池運行成功率。

然而，傳統的液態金屬電池只有一個負極集流器，因此電池負極制作時，需要依靠人力或借助機械在高溫下將液態或熔融態的負極金屬從吸滿負極材料的泡沫金屬板中甩出一部分。這種操作方式下每次甩出的負極金屬質量無法精準控制，往往需要多次吸附、甩出的反復過程才能滿足要求，導致電池制造工藝極其復雜，組裝難度大，一致性也難以保證，不利于規模化生產。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種液態金屬電池及其組裝工藝，結構簡單，不僅能夠保證電池的高性能，同時組裝方便，電池生產的一致性好。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種液態金屬電池，包括電池上蓋，電池殼體，密封絕緣裝置，負極集流桿，第一多孔蓋板和第二多孔蓋板，第一負極集流器和第二負極集流器，第一電解質材料和第二電解質材料，第一正極材料和第二正極材料，以及擋板；

所述的電池殼體內部由擋板分隔為兩個反應區域Ⅰ和Ⅱ；上端密封連接電池上蓋；擋板的高度高于電解質材料的高度；

所述反應區域Ⅰ和Ⅱ中的任一區域從下至上依次設置有第一正極材料、第一電解質材料、第一負極集流器和第一多孔蓋板；第一負極集流器中吸附一部分負極材料，且處于吸附飽和狀態，第一負極集流器浸沒在第一電解質材料中，且與第一多孔蓋板固定連接；第一正極材料質量在電池正極材料額定質量的占比、第一電解質材料質量在電解質材料額定質量的占比和第一負極集流器吸附的負極材料在電池負極材料額定質量的占比相同，且均為10％-90％；