[实用新型]一种液态金属电池

说明书

本实用新型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填充有负极液态金属的负极集流组件、填充有正极液态金属的正极组件以及设于所述负极集流组件和所述正极组件间填充有电解质熔盐的多孔陶瓷阻隔件；其中，所述负极集流组件包括负极，所述负极从所述正极外壳中延伸至所述正极外壳外侧并与所述正极外壳密封绝缘连接，本实用新型可抑制正极金属间化合物层的产生和拱起，避免电池内部短路，提高电池运行稳定性，延长电池循环寿命。

技术领域

本实用新型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。

为了提高液态金属电池的输出电压，提升电池能量密度，液态金属电池通常采用电极电位较高的液态金属铅(Pb)、锑(Sb)、铋(Bi)，或以上任意一种金属的合金作为正极材料。这类正极材料虽然性能较好，但存在一个严重的问题，即在电池放电过程中会与负极材料发生合金化，生成高熔点的固态金属间化合物层。由于固态金属间化合物在形成过程中存在较大的内应力，金属间化合物层会从中心部位向上拱起。伴随电池放电深度的增加或放电电流的增大，正极金属间化合物层的拱起加剧，最终可能将正极和负极连通，造成电池内部短路。

中国专利文献(CN104112865A)公开了一种液态金属电池装置及其装配方法，提出在电池金属壳体内焊接金属网孔分隔器的设计方案，限制固相金属间化合物的变形拱起，从而阻止正、负极材料接触，避免电池过早发生内部短路失效。但是，这种设计方案中的金属网孔分隔器无法从根本上消除固相金属间化合物的形成及拱起现象，随着电池持续放电，固相金属间化合物仍可以金属枝晶形态穿过金属网孔，且金属网孔分隔器的材质为不锈钢或钛合金，当正极材料为腐蚀性较强的液态金属锑(Sb)时，金属网孔分隔器会与液态金属锑发生副反应，从而造成电池性能劣化。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种液态金属电池，抑制正极金属间化合物层的产生和拱起，避免电池内部短路，提高电池运行稳定性，延长电池循环寿命。

为了达到以上目的，本实用新型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填充有负极液态金属的负极集流组件、填充有正极液态金属的正极组件以及设于所述负极集流组件和所述正极组件间填充有电解质熔盐的多孔陶瓷阻隔件；

其中，所述负极集流组件包括负极，所述负极从所述正极外壳中延伸至所述正极外壳外侧并与所述正极外壳密封绝缘连接。

优选地，所述负极集流组件包括作为负极的导电芯棒、填充有负极液态金属的负极集流体以及与所述导电芯棒和所述负极集流体分别固定连接的多孔导电连接板；

其中，所述多孔导电连接板与所述多孔陶瓷阻隔件形成用于收容所述负极集流体的封闭空间。

优选地，所述导电芯棒、负极集流体和多孔导电连接板的中心轴重合。

优选地，所述多孔陶瓷阻隔件的截面为凹形，所述凹形的开口与所述多孔导电连接板的边缘密封设置形成所述封闭空间。

优选地，所述凹形的多孔陶瓷阻隔件的外表面与所述正极外壳的内表面密封设置形成位于所述多孔陶瓷阻隔件下方的正极容纳空间，所述正极组件设于所述正极容纳空间中并与所述多孔陶瓷阻隔件的底面贴合。

优选地，所述正极组件包括填充有正极液态金属的多孔石墨板。