[发明专利]电化学储能装置和外壳

说明书

本公开内容提供了电化学电池、电化学电池外壳，以及用于组装电化学电池的方法。所述电池外壳可以包括容器、容器盖组装件和电导体。所述容器可以包括空腔，该空腔从空腔孔径延伸到所述容器中。所述盖组装件可以密封所述空腔，并且可以包括导电容器盖和导电法兰。所述容器盖可以覆盖所述空腔孔径并且可以包括延伸穿过所述容器盖的导体孔径。所述法兰可以覆盖所述导体孔径并且可以与所述容器盖电隔离。所述导体可以连接至所述法兰，并且可以穿过所述导体孔径延伸到所述空腔中。所述导体可以与所述容器盖电隔离。

交叉引用

本申请要求提交于2012年10月16日的美国临时专利申请序列号61/714,714以及提交于2012年12月13日的美国临时专利申请序列号61/737,068权益，上述每个申请均通过引用而全文并入于此。

背景技术

电池是能够将储存的化学能转化为电能的装置。电池用于许多家庭和工业应用。在一些情况下，电池是可再充电的，以使得电能(例如，从诸如机械能等非电类型的能量转化而来)能够以化学能的形式储存在电池中(即，给电池充电)。

发明内容

本公开内容提供可以在电网内或作为独立系统的一部分使用的储能装置(例如，电池)和外壳。所述电池可以从电力生产源充电，以备后期在有电能消耗需求时放电。

本公开内容中的储能装置有助于缓解有关可再生能源的至少一部分问题。可再生能源可以是间歇性的，其中能量供应和需求可以不是逐时间匹配的(例如，在即时或接近即时的时间框架内)。例如，太阳能只有在太阳照射时产生，风能只有在风吹时产生。进一步，任何给定时间的需求是工业、商业、社区和家庭活动的函数。使用本文中描述的电池和电池外壳可以提供一种用于平衡间歇性电能供应与需求的方法。

本公开内容提供用于在升高的温度下引导电流通过金属壁、同时将泄漏或电流路径与所述壁之间的电接触降至最小的系统。在一些情况下这是通过使用与云母、蛭石、玻璃、钎焊陶瓷或其他高温介电密封材料配对的法兰连接而实现的，并且可以使用电绝缘的紧固件(例如，螺栓、夹具)或通过密封件与金属法兰表面的机械和/或化学粘合而获得保证。馈通体(feed-through)组装件可以密封在金属壁上的适当开口上(例如，通过牢固的焊接)。在一些情况下，所述馈通体组装件在电极之间均匀地分配电流。

本文提供的螺栓式法兰组装件可以提供压缩力，该压缩力可足以密封储能装置外壳的腔室。在一些情况下，使用法兰组装件还可以提供一种适合使用云母或蛭石垫圈作为密封剂和电隔离材料的几何体。在一些实现方式中，密封表面的几何体从所密封的外壳(容器)的几何体上解耦。在一些情况下，所述外壳的尺寸和形状可能不决定所述密封件的尺寸和形状。

一方面，电化学单体包括导电外壳和与集流体电连通的导体，其中所述导体穿过所述外壳上的开孔伸出所述外壳并与所述外壳电隔离，其中所述电化学单体能够储存和/或吸收至少25Wh的能量。在一些实施方式中，所述电化学单体包括与所述集流体相邻的液态金属阳极。在一些实施方式中，所述液态金属包括镁。

另一方面，电池包括多个上述电化学单体，其中所述电池能够储存至少100kWh的能量。

另一方面，电池外壳包括导电容器和与集流体电连通的导体，其中所述导体穿过所述容器上的开孔伸出所述外壳并与所述容器电隔离，其中所述外壳能够封闭能储存和或吸收至少25Wh的能量的电化学单体。在一些实施方式中，所述外壳能够气密地(hermetically)密封所述电化学单体。

另一方面，电化学单体包括导电外壳和与集流体电连通的导体，其中所述导体穿过所述外壳上的开孔伸出所述外壳并与所述外壳电隔离，其中所述开孔的面积与所述外壳的面积的比率小于0.1。在一些实施方式中，所述单体包括与所述集流体相邻的液态金属阳极。在一些实施方式中，所述液态金属包括锂。在一些实施方式中，所述单体能够储存和或吸收至少25Wh的能量。