[發(fā)明專利]一種液態(tài)金屬電池

有效

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• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN109841910B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設計）人: 彭勃;牛帥;蔣凱;張坤;王康麗;王玉平;李俠
• 申請（專利權）人: 西安西電電氣研究院有限責任公司;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: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤;任默聞

本發(fā)明提供了一種液態(tài)金屬電池，包括正極外殼以及收容于所述正極外殼中的負極集流組件、至少一個正極組件以及電解質熔鹽，所述負極集流組件包括負極，所述負極自所述正極外殼延伸至所述正極外殼外側；所述負極集流組件與所述正極外殼絕緣設置并形成有密封腔體，所述密封腔體中設置有所述至少一個正極組件并填充有所述電解質熔鹽，所述至少一個正極組件固定于所述密封腔體對應的正極外殼內表面上，本發(fā)明可提供一種體積小、容量大的液態(tài)金屬電池。

技術領域

本發(fā)明涉及高溫儲能電池技術領域，尤其涉及一種液態(tài)金屬電池。

背景技術

液態(tài)金屬電池是一種新型的高溫儲能電池。這種電池通常在300℃～700℃下工作，其正、負電極為液態(tài)金屬，電解質熔鹽為液態(tài)或半液態(tài)無機熔鹽。正極、電解質熔鹽、負極材料由于互不相溶，自下而上自動分層。電池工作時，負極液態(tài)金屬失去電子后經由電解質熔鹽層擴散至正極并與正極液態(tài)金屬形成正極合金而放電。相應地，通過執(zhí)行以上放電過程的逆過程而充電。液態(tài)金屬電池獨特的材料體系和結構設計使其具有庫侖效率高、電流密度高、循環(huán)壽命長、安全可靠、成本低廉等突出優(yōu)點，在規(guī)模化電力儲能方面具有廣闊的應用前景。

由于液態(tài)金屬電池單體的電壓、電流、容量有限，需要通過串并聯(lián)多個液態(tài)金屬電池才能滿足儲能系統(tǒng)的電壓、功率、容量等技術指標要求。當儲能系統(tǒng)中包含過多的液態(tài)金屬電池單體時，一方面會增加儲能系統(tǒng)的結構復雜度及制造成本，另一方面也會造成電池管理難度的增加，以及系統(tǒng)運行可靠性的降低。為了降低液態(tài)金屬電池儲能系統(tǒng)的制造成本，提高系統(tǒng)運行可靠性，在確保電池單體性能和一致性良好，電池制備工序和生產成本沒有顯著增加的前提下，要盡量提高電池單體的容量，減少電池單體的串并聯(lián)數量，從而簡化系統(tǒng)結構，降低電池管理難度。

而在現(xiàn)有的電池結構設計中，電池內腔直徑主要由電池活性反應界面(液態(tài)正極與熔鹽的界面)的面積決定。即要根據特定的電池材料體系，通過實驗確定合適的單位面積容量。當電池的單位面積容量設計過小時，電池的體積比能量和質量比能量過低，電池儲能成本增加。當電池的單位面積容量設計過大時，Li離子在正極中的擴散受阻，極化增大，影響電池性能。一旦得到合適的單位面積容量，電池內腔直徑就與電池的設計容量形成固定的比例關系。若要擴大電池容量，就要按比例放大電池內腔直徑。為了提高電池單體的容量，電池尺寸也會隨之增大，過大的電池尺寸會導致電池組件加工及電池組裝困難，造成生產效率降低，生產成本增加，且電池放電時形成的正極難容合金向上拱起，易接觸到負極集流體而導致電池短路，當采用多個圓柱形電池單體時，電池單體間的排布間隙增大，會造成儲能系統(tǒng)能量密度降低。

發(fā)明內容

本發(fā)明的一個目的在于提供一種液態(tài)金屬電池，提供一種體積小、容量大的液態(tài)金屬電池。

為了達到以上目的，本發(fā)明一方面公開了一種液態(tài)金屬電池，包括正極外殼以及收容于所述正極外殼中的負極集流組件、至少一個正極組件以及電解質熔鹽，所述負極集流組件包括負極，所述負極自所述正極外殼延伸至所述正極外殼外側；

所述負極集流組件與所述正極外殼絕緣設置并形成有密封腔體，所述密封腔體中設置有所述至少一個正極組件并填充有所述電解質熔鹽，所述至少一個正極組件固定于所述密封腔體對應的正極外殼內表面上。

優(yōu)選地，每個所述正極組件包括形成有收容槽的支撐結構和設于所述收容槽中的正極材料。

優(yōu)選地，所述支撐結構包括盆狀的支撐架和形成在所述支撐架中央的支撐柱，所述支撐柱與所述支撐架間形成所述收容槽。

優(yōu)選地，所述支撐架的底面中央形成有凹陷，所述支撐柱的頂部形成有與所述凹陷匹配的第一凸起；

當所述正極組件為多個時，多個正極組件通過凹陷與第一凸起依次匹配連接。

優(yōu)選地，所述正極外殼內表面的底面形成有與所述凹陷匹配的第二凸起。