[发明专利]一种液态金属电池模块及其组装方法

说明书

本发明公开了一种液态金属电池模块及其组装方法，包括电池箱、多个液态金属电池单体和电池管理单元；电池箱包括箱体外壳和引线保护罩，箱体外壳和引线保护罩之间由顶盖外壳隔为高温区和低温区，液态金属电池单体的主体部分置于高温区内；过渡颈、负极集流体和正极集流体上端延伸出高温区置于低温区；在低温区内通过电池引线依次连接不同液态金属电池单体的负极集流体和正极集流体进行液态金属电池单体的串并联组合；所述的电池管理单元设置在电池箱上，用于对液态金属电池控制和监测。本发明能够解决现有液态金属电池模块因电池整体封装于绝热保温箱内部而造成的电池绝缘密封可靠性不高，电池引线设计复杂，电池检修困难的问题。

技术领域

本发明属于储能技术领域，特别涉及一种液态金属电池模块及其组装方法。

背景技术

液态金属电池是2007年由美国麻省理工学院的Sadoway教授提出的一种新型储能电池技术。这种电池通常在300℃～700℃的高温下工作，其电极为液态金属，电解质为无机熔盐，电极与电解质因密度差异及互不混溶而自然分层，位于中间的电解质层将正、负电极层完全隔离。电池运行时，通过负极金属释放电子后与正极金属形成合金实现放电，通过位于正极层的负极金属释放电子后返回负极层实现充电充电(电子由正极经外电路到达负极)。

液态金属电池采用廉价材料且无需隔膜，电池成本较低；电池构造简单，易于生产放大；电池在高温下运行，动力学特性优良；无易燃易爆成分，安全可靠；全液态体系，没有固体电极结构变化问题，性能稳定使用寿命长。基于以上优点，液态金属电池非常适合在大规模电力储能系统中使用。

在实际应用中，由于液态金属电池的电压较低(一般低于1V),容量有限(一般小于500Ah)，需要先将若干液态金属电池单体成组构成储能模块，储能模块经过进一步串并联构成储能系统以最终满足不同储能应用场合的使用需求。

目前的液态金属电池模块采用与钠硫电池模块类似的设计，将液态金属电池单体以三维矩阵形式排列并整体封装在绝热保温箱内部，再将各类引线从保温箱内部引出。这种电池模块设计虽然结构紧凑，具有较高的能量密度，但存在三个明显问题：一是电池所处的高温环境对绝缘密封件长期可靠性具有很大挑战。一旦某一个电池的绝缘密封件因热应力开裂而发生泄露，其电池材料的高温蒸汽将在很短时间内对其他电池造成腐蚀，进而发生电池相继泄露的连锁效应；二是高温环境使电池成组引线和电池管理单元引线的设计变得复杂，需要采取保护措施确保引线不会在短期内老化劣化，使得电池模组制造成本高昂；三是电池检修困难，无法辨别是电池内部问题或是外部连接问题，需要将电池模块整体降温后打开模块，取出问题电池进行处理。当电池数量较大时，电池拆卸工作量大，费时费力。

发明内容

为了进一步提高液态金属电池模块的可靠性和实用性，本发明将提供一种液态金属电池模块及其组装方法，用于解决现有液态金属电池模块因电池整体封装于绝热保温箱内部而造成的电池绝缘密封可靠性不高，电池引线设计复杂，电池检修困难的问题。

本发明所采用的技术方案是：

一种液态金属电池模块，包括电池箱、多个液态金属电池单体和电池管理单元；

所述的电池箱包括箱体外壳和引线保护罩，箱体外壳和引线保护罩之间由顶盖外壳隔为高温区和低温区，高温区内设置有加热层，加热层为液态金属电池单体正常工作提供热能；

液态金属电池单体的主体部分置于高温区内；液态金属电池单体由电池壳体的顶部中心孔引出并向上延伸形成过渡颈，过渡颈顶部设置密封绝缘组件，负极集流体与密封绝缘组件紧密连接并经过渡颈穿过电池壳体的顶部中心孔向下延伸至电池壳体内部，正极集流体由过渡颈旁边引出并向上延伸，过渡颈、负极集流体和正极集流体上端延伸出高温区置于低温区；在低温区内通过电池引线依次连接不同液态金属电池单体的负极集流体和正极集流体进行液态金属电池单体的串并联组合；

所述的电池管理单元设置在电池箱上，用于对液态金属电池控制和监测。