[发明专利]不含金属的含水电解质能量存储装置

说明书

本发明涉及不含金属的含水电解质能量存储装置。本发明涉及一种电化学装置，其包含外壳和所述外壳中的电化学电池堆叠。每一电化学电池包含阳极电极、阴极电极、位于所述阳极电极与所述阴极电极之间的隔板、以及电解质。所述电化学装置还包含位于相邻电化学电池之间的集电器、操作性地连接到所述堆叠中的所述电化学电池的所述阳极的阳极总线、以及操作性地连接到所述堆叠中的所述电化学电池的所述阴极的阴极总线。所述外壳、所述阳极电极、所述阴极电极、所述隔板、所述阳极总线和所述阴极总线为非金属的。

分案申请的相关信息

本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2012年3月8日、申请号为201280012476.6、发明名称为“不含金属的含水电解质能量存储装置”的发明专利申请案。

相关申请案

本申请案主张2011年3月9日申请的第61/450,774号美国申请案以及2011年3月 9日申请的第13/043,787号美国申请案的优先权权益，第61/450,774号和第13/043,787 号申请案的全部内容特此以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及含水蓄电池和混合能量存储装置，且具体来说涉及没有与含水电解质接触的金属零件的电化学存储装置。

背景技术

小型可再生能量采集与发电技术(例如，太阳能电池阵列、风力涡轮机、微型斯特林引擎(sterling engine)和固体氧化物燃料电池)正在兴起，且对中等大小的二次(可再充电) 能量存储能力的需要同样强劲。用于这些固定应用的蓄电池通常存储1与50kWh之间的能量(取决于应用)，且过去是基于铅酸(Pb酸)化学反应。在分布式发电场所处组装深循环铅酸电池组，且已知这些电池组取决于典型工作循环而可持续使用1到10年。尽管这些电池可足够良好地运转以支持此应用，但存在与其使用相关联的许多问题，包含：大量使用会污染环境的铅和酸(估计每年仅在美国Pb酸技术就造成向环境中释放超过 100,000吨的Pb)、在保持在中间充电状态或日常循环到深度放电等级的情况下的显著的性能降级、需要日常养护以维持性能，以及实施必要的再循环计划。替换如汽车工业所使用的Pb酸化学组成的需要十分强烈。不幸地是，迄今，替代性的蓄电池化学组成的经济性仍使其非常没有吸引力。

尽管蓄电池技术取得了最近的所有进步，但仍没有对Pb酸化学组成的低成本、干净的替代方案。这在很大程度上是因为Pb酸蓄电池与其它化学组成相比显著地便宜 ($200/kWh)，且当前正集中在开发用于运输应用的较高能量系统(其固有地比Pb酸蓄电池显著更昂贵)。

发明内容

一实施例涉及一种电化学装置，其包含外壳和所述外壳中的电化学电池堆叠。每一电化学电池包含阳极电极、阴极电极、位于所述阳极电极与所述阴极电极之间的隔板、以及电解质。电化学装置还包含位于相邻电化学电池之间的集电器、操作性地连接到所述堆叠中的电化学电池的阳极的阳极总线、以及操作性地连接到所述堆叠中的电化学电池的阴极的阴极总线。所述外壳、所述阳极电极、所述阴极电极、所述隔板、所述阳极总线和所述阴极总线为非金属的。本说明书的上下文中的“非金属”意指不由纯金属或金属合金制成的导电材料。非金属材料的实例包含(但不限于)导电金属氧化物或碳。

另一实施例涉及一种制造电化学装置的方法。方法包含：堆叠第一非金属阳极电极；在所述阳极电极上堆叠第一非金属隔板；以及在所述隔板上堆叠第一非金属阴极电极。方法还包含：操作性地将所述第一阳极电极连接到非金属阳极总线；以及操作性地将所述第一阴极电极连接到非金属阴极总线。