[實用新型]一種液態金屬電池

有效

• 申請號: 201920257897.4
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN209843832U
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 彭勃;牛帥;張坤;蔣凱;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: H01M2/34
• 分類號: H01M2/34;H01M10/39
• 代理公司: 11127 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 王濤;任默聞

本實用新型提供了一種液態金屬電池，包括正極外殼以及收容于所述正極外殼中填充有負極液態金屬的負極集流組件、填充有正極液態金屬的正極組件以及設于所述負極集流組件和所述正極組件間填充有電解質熔鹽的多孔陶瓷阻隔件；其中，所述負極集流組件包括負極，所述負極從所述正極外殼中延伸至所述正極外殼外側并與所述正極外殼密封絕緣連接，本實用新型可抑制正極金屬間化合物層的產生和拱起，避免電池內部短路，提高電池運行穩定性，延長電池循環壽命。

技術領域

本實用新型涉及高溫儲能電池技術領域，尤其涉及一種液態金屬電池。

背景技術

液態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、負電極為液態金屬，電解質熔鹽為液態或半液態無機熔鹽。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金屬形成正極合金而放電。相應地，通過執行以上放電過程的逆過程而充電。液態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、循環壽命長、安全可靠、成本低廉等突出優點，在規模化電力儲能方面具有廣闊的應用前景。

為了提高液態金屬電池的輸出電壓，提升電池能量密度，液態金屬電池通常采用電極電位較高的液態金屬鉛(Pb)、銻(Sb)、鉍(Bi)，或以上任意一種金屬的合金作為正極材料。這類正極材料雖然性能較好，但存在一個嚴重的問題，即在電池放電過程中會與負極材料發生合金化，生成高熔點的固態金屬間化合物層。由于固態金屬間化合物在形成過程中存在較大的內應力，金屬間化合物層會從中心部位向上拱起。伴隨電池放電深度的增加或放電電流的增大，正極金屬間化合物層的拱起加劇，最終可能將正極和負極連通，造成電池內部短路。

中國專利文獻(CN104112865A)公開了一種液態金屬電池裝置及其裝配方法，提出在電池金屬殼體內焊接金屬網孔分隔器的設計方案，限制固相金屬間化合物的變形拱起，從而阻止正、負極材料接觸，避免電池過早發生內部短路失效。但是，這種設計方案中的金屬網孔分隔器無法從根本上消除固相金屬間化合物的形成及拱起現象，隨著電池持續放電，固相金屬間化合物仍可以金屬枝晶形態穿過金屬網孔，且金屬網孔分隔器的材質為不銹鋼或鈦合金，當正極材料為腐蝕性較強的液態金屬銻(Sb)時，金屬網孔分隔器會與液態金屬銻發生副反應，從而造成電池性能劣化。

實用新型內容

本實用新型的一個目的在于提供一種液態金屬電池，抑制正極金屬間化合物層的產生和拱起，避免電池內部短路，提高電池運行穩定性，延長電池循環壽命。

為了達到以上目的，本實用新型一方面公開了一種液態金屬電池，包括正極外殼以及收容于所述正極外殼中填充有負極液態金屬的負極集流組件、填充有正極液態金屬的正極組件以及設于所述負極集流組件和所述正極組件間填充有電解質熔鹽的多孔陶瓷阻隔件；

其中，所述負極集流組件包括負極，所述負極從所述正極外殼中延伸至所述正極外殼外側并與所述正極外殼密封絕緣連接。

優選地，所述負極集流組件包括作為負極的導電芯棒、填充有負極液態金屬的負極集流體以及與所述導電芯棒和所述負極集流體分別固定連接的多孔導電連接板；

其中，所述多孔導電連接板與所述多孔陶瓷阻隔件形成用于收容所述負極集流體的封閉空間。

優選地，所述導電芯棒、負極集流體和多孔導電連接板的中心軸重合。

優選地，所述多孔陶瓷阻隔件的截面為凹形，所述凹形的開口與所述多孔導電連接板的邊緣密封設置形成所述封閉空間。

優選地，所述凹形的多孔陶瓷阻隔件的外表面與所述正極外殼的內表面密封設置形成位于所述多孔陶瓷阻隔件下方的正極容納空間，所述正極組件設于所述正極容納空間中并與所述多孔陶瓷阻隔件的底面貼合。

優選地，所述正極組件包括填充有正極液態金屬的多孔石墨板。