[发明专利]一种液态金属电池

说明书

本发明提供了一种液态金属电池，包括正极外壳以及收容于所述正极外壳中的负极集流组件、至少一个正极组件以及电解质熔盐，所述负极集流组件包括负极，所述负极自所述正极外壳延伸至所述正极外壳外侧；所述负极集流组件与所述正极外壳绝缘设置并形成有密封腔体，所述密封腔体中设置有所述至少一个正极组件并填充有所述电解质熔盐，所述至少一个正极组件固定于所述密封腔体对应的正极外壳内表面上，本发明可提供一种体积小、容量大的液态金属电池。

技术领域

本发明涉及高温储能电池技术领域，尤其涉及一种液态金属电池。

背景技术

液态金属电池是一种新型的高温储能电池。这种电池通常在300℃～700℃下工作，其正、负电极为液态金属，电解质熔盐为液态或半液态无机熔盐。正极、电解质熔盐、负极材料由于互不相溶，自下而上自动分层。电池工作时，负极液态金属失去电子后经由电解质熔盐层扩散至正极并与正极液态金属形成正极合金而放电。相应地，通过执行以上放电过程的逆过程而充电。液态金属电池独特的材料体系和结构设计使其具有库仑效率高、电流密度高、循环寿命长、安全可靠、成本低廉等突出优点，在规模化电力储能方面具有广阔的应用前景。

由于液态金属电池单体的电压、电流、容量有限，需要通过串并联多个液态金属电池才能满足储能系统的电压、功率、容量等技术指标要求。当储能系统中包含过多的液态金属电池单体时，一方面会增加储能系统的结构复杂度及制造成本，另一方面也会造成电池管理难度的增加，以及系统运行可靠性的降低。为了降低液态金属电池储能系统的制造成本，提高系统运行可靠性，在确保电池单体性能和一致性良好，电池制备工序和生产成本没有显著增加的前提下，要尽量提高电池单体的容量，减少电池单体的串并联数量，从而简化系统结构，降低电池管理难度。

而在现有的电池结构设计中，电池内腔直径主要由电池活性反应界面(液态正极与熔盐的界面)的面积决定。即要根据特定的电池材料体系，通过实验确定合适的单位面积容量。当电池的单位面积容量设计过小时，电池的体积比能量和质量比能量过低，电池储能成本增加。当电池的单位面积容量设计过大时，Li离子在正极中的扩散受阻，极化增大，影响电池性能。一旦得到合适的单位面积容量，电池内腔直径就与电池的设计容量形成固定的比例关系。若要扩大电池容量，就要按比例放大电池内腔直径。为了提高电池单体的容量，电池尺寸也会随之增大，过大的电池尺寸会导致电池组件加工及电池组装困难，造成生产效率降低，生产成本增加，且电池放电时形成的正极难容合金向上拱起，易接触到负极集流体而导致电池短路，当采用多个圆柱形电池单体时，电池单体间的排布间隙增大，会造成储能系统能量密度降低。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种液态金属电池，提供一种体积小、容量大的液态金属电池。

为了达到以上目的，本发明一方面公开了一种液态金属电池，包括正极外壳以及收容于所述正极外壳中的负极集流组件、至少一个正极组件以及电解质熔盐，所述负极集流组件包括负极，所述负极自所述正极外壳延伸至所述正极外壳外侧；

所述负极集流组件与所述正极外壳绝缘设置并形成有密封腔体，所述密封腔体中设置有所述至少一个正极组件并填充有所述电解质熔盐，所述至少一个正极组件固定于所述密封腔体对应的正极外壳内表面上。

优选地，每个所述正极组件包括形成有收容槽的支撑结构和设于所述收容槽中的正极材料。

优选地，所述支撑结构包括盆状的支撑架和形成在所述支撑架中央的支撑柱，所述支撑柱与所述支撑架间形成所述收容槽。

优选地，所述支撑架的底面中央形成有凹陷，所述支撑柱的顶部形成有与所述凹陷匹配的第一凸起；

当所述正极组件为多个时，多个正极组件通过凹陷与第一凸起依次匹配连接。

优选地，所述正极外壳内表面的底面形成有与所述凹陷匹配的第二凸起。