[發明專利]一種液態金屬電池防腐密封結構及其組裝方法

有效

• 申請號: 201710931098.6
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107785623B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 郭姣姣;蔣凱;彭勃;張坤;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
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張弘

本發明公開了一種液態金屬電池防腐密封結構及其組裝方法，包括液態金屬電池封接電極、帶液封墻的蓋板和液封碗托；所述的液態金屬電池封接電極包括電極芯，電極芯上設置有上過渡件和下過渡件，上過渡件和下過渡件之間設置有絕緣件；電極芯的底部與液封碗托上部槽底連接，液封碗托下部與負極集流體連接；帶液封墻的蓋板設置在上過渡件上，且液封墻向下延伸液封碗托上部槽內；液封碗托及帶液封墻的蓋板內填充加熱后固化的液封鹽。該結構解決了液態金屬電池在常溫和高溫下長時間工作的防腐和密封，并優化電池的空間利用率，降低電池制備成本等技術問題。

技術領域

本發明屬于儲能電池技術領域，涉及一種液態金屬電池防腐密封結構及其組裝方法。

背景技術

液態金屬電池是面向電網級儲能應用的新型二次電池。電池負極一般為堿金屬或堿土金屬的單質或合金，正極一般為能和負極形成合金且與負極有一定電勢差的過渡金屬單質、合金、或其它化合物。電解質為與負極金屬對應的無機鹽或其混合物。當電池運行時，其金屬電極及無機鹽電解質在高溫下熔融為液態，并依照密度差異自動分層。放電時，負極金屬失去電子，并通過外電路做功。負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。充電時，電池執行相反的過程。通過上述的合金化及去合金化過程，液態金屬電池可以完成電能的存儲與釋放，實現與外部的能量交換。

液態金屬電池內部的化學活性成分比較特殊，分別為高溫下液態的金屬單質或合金以及熔融態的電解質鹽。這些材料對空氣中的水和氧極為敏感，水氧進入電池極易造成電池短路，電池中的電解質鹽等泄露也會對環境造成一定程度的污染。而電池中的這些材料都具有較強的活性，尤其是液態鋰，能腐蝕大部分絕緣材料。因此電池需要在絕對密封的情況下運行，正負極之間絕緣材料和結構的選擇就成了關鍵技術。

目前，液態金屬電池尚未產業化；已有的專利中，大部分并未涉及到電池的防腐密封，而已有的防腐密封結構，目前也都未能實現產業化的制備標準，大部分是由于密封和絕緣不能夠兼得，也有能夠實現良好密封的結構，但結構復雜，制備成本以及所占空間較大，影響電池的空間利用率。

針對液態金屬電池進行防腐密封結構的設計，解決液態金屬電池在常溫和高溫下長期運行的可靠密封，正負極間的保持良好的絕緣，并提高電池的空間利用率，我們提出了液態金屬電池防腐密封結構。

發明內容

本發明的目的是提供一種液態金屬電池防腐密封結構及其組裝方法，該結構解決了液態金屬電池在常溫和高溫下長時間工作的防腐和密封，并優化電池的空間利用率，降低電池制備成本等技術問題。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種液態金屬電池防腐密封結構，包括液態金屬電池封接電極、帶液封墻的蓋板和液封碗托；所述的液態金屬電池封接電極包括電極芯和套設在電極芯上的絕緣件，電極芯上設置有下過渡件，絕緣件與下過渡件連接，絕緣件上設置有與電極芯絕緣的上過渡件；電極芯的底部與液封碗托上部槽底連接，液封碗托下部與負極集流體連接；帶液封墻的蓋板設置在上過渡件上，且液封墻向下延伸液封碗托上部槽內；液封碗托及帶液封墻的蓋板內填充加熱后固化的液封鹽。

所述的絕緣件采用陶瓷材料制備，上過渡件和下過渡件采用金屬或合金(如不銹鋼、無氧銅、鈦合金或可伐合金)材料制備；所述的上過渡件和下過渡件分別與絕緣件焊接密封。

所述的電極芯采用金屬材料制備；帶液封墻的蓋板和液封碗托采用耐腐蝕材料。

所述的電極芯采用非耐腐蝕性金屬材料時，電極芯外壁包覆耐腐蝕材料并形成緊配合，電極芯通過耐腐蝕材料與液封碗托連接；當電極芯采用耐腐蝕金屬材料時，電極芯直接與液封碗托連接。

所述的上過過渡度件設置有階梯結構的頂端卡臺，帶液封墻的蓋板內環安裝在過渡件的頂端卡臺上并焊接固定。

所述的帶液封墻的蓋板包括圓形的蓋板和環形的液封墻，蓋板中心設置有用于安裝電極芯的通孔。