[发明专利]一种软包金属石墨中温储能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种软包金属石墨中温储能电池及其制备方法，软包金属石墨中温储能电池，包括壳体，壳体中填充有电解质，壳体内壁自内向外依次设置有正极、第一隔膜、负极以及第二隔膜，正极由石墨类材料制成，负极由电负性高于Al的金属X制成，电解质为LiAlCl₄、NaAlCl₄和KAlCl₄中两种或三种混合熔盐；通过将LiAlCl₄、NaAlCl₄和KAlCl₄中两种或三种熔盐混合后组成熔点低于150℃的低熔点电解质的方法来降低金属石墨电池的运行温度，使得金属石墨电池可以利用现有的软包电池工艺进行组装。大大降低了电池的运行温度，使得电池可以使用成熟的软包电池工艺进行组装。

技术领域

本发明属于电化学储能电池技术领域，具体涉及一种软包金属石墨中温储能电池及其制备方法。

背景技术

在我国经济经历大规模资源投入的粗放式快速增长期后，去产能和结构调整成为现阶段我国经济转型为集约式发展模式的关键内容。其中能源问题是众多经济发展领域中最为关键的问题，其主要内容为淘汰落后低效的能源产出，提升现有能源产出的利用效率，大力发展风能太阳能等可再生能源并构建智能电网以解决电能的分配调控和高效利用问题等，这些都对于大规模储能技术提出了更高的要求。这是因为在电力系统中，运用储能技术可以有效地实现用户需求侧管理，减小昼夜峰谷差，平滑负荷，降低供电成本，同时可以促进可再生能源如风能太阳能的利用率，提高电网系统运行的稳定性并提高电网电能质量，保证供电的可靠性。

软包电池是目前商用电池的主流封装形式之一，软包电池与方形、圆柱电池的外壳材料不同，决定了其封装方式也不同。软包电芯采用的是热封装，而金属外壳电池一般采用焊接(激光焊)进行密封。软包电池采用热封装的原因是其使用了铝塑包装膜材料，通常分为三层，即外阻层(一般为尼龙BOPA或PET构成的外层保护层)、阻透层(中间层铝箔)和内层(多功能高阻隔层)。软包电池由于其特定的包装材料和结构，具有下面一系列优势：1)安全性好：软包电池在结构上采用铝塑膜包装，在发生安全隐患的情况下软包电池一般先鼓气，或者从封口处裂开释放能量，而金属壳电芯则较容易产生较大的内压而发生爆炸。2)比能量高：软包电池重量较同等容量的钢壳电池轻40％，较铝壳电池轻20％，因此具有较高的质量比能量；软包电池较同等规格尺寸的钢壳电池容量高10～15％，较铝壳电池高5～10％，体积比能量也比较高。3)电化学性能良好、寿命长：软包电池的内阻较小，可以极大的降低电池的自耗电；此外软包电池的循环寿命更长。4)设计灵活：软包电池的尺寸以及形状可根据需求定制，开发新的电芯型号。

软包电池工艺主要利用聚丙烯材料进行密封，然而聚丙烯材料约在150℃以上即开始软化，使用单种四氯铝酸盐做电解质的金属石墨电池运行时温度一般在150℃以上，即这种金属石墨电池不能做成软包的形式。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种软包金属石墨中温储能电池及其制备方法，使用LiAlCl₄、NaAlCl₄和KAlCl₄中两种或三种熔盐混合后组成熔点低于120℃的低熔点电解质，并利用成熟的软包电池工艺来组装和密封金属石墨电池，得到软包金属石墨中温储能电池。

为达到上述目的，本发明所述一种软包金属石墨中温储能电池，包括壳体，壳体中填充有电解质，壳体内壁自内向外依次设置有正极、第一隔膜、负极以及第二隔膜，所述正极由石墨类材料制成，所述负极由电负性高于Al的金属X制成，所述负极由负极耳引出至壳体外，所述正极由正极耳引出至壳体外，所述电解质为LiAlCl₄、NaAlCl₄和KAlCl₄中两种或三种混合熔盐；

当电解质为LiAlCl₄和NaAlCl₄的混合熔盐时，LiAlCl₄的质量：NaAlCl₄的质量＝1：(0.7-1.3)；