[实用新型]一种液态金属电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及电池领域，特别涉及一种液态金属电池。

背景技术

目前，由于石油等非再生能源的过度开采以及利用，已对人类生存环境造成严重的破坏，因此，人类对清洁可再生能源的发展极为重视，其中风力和光伏等能源受到广泛关注，但是由于风力、太阳能等存在强弱变化，造成其能量时强时弱，使得其供能时受到极大限制，因此，有必要对上述不稳定能量的稳定性进行研究。

通过研究发现，储能电池对不稳定能源的能量先进行储存然后平稳输出能够很大程度上提高能量的稳定传输，从而减少上述新型能源对其在并网发电时对电网的冲击。因此发展能够对风能、太阳能等能量进行储存并平稳输出的大规模储能技术显得尤为重要。目前主要的储能技术有物理储能和化学储能等。其中物理储能主要存在有飞轮储能、抽水储能和压缩空气储能等；化学储能主要有铅酸电池、锂离子电池、全钒液流电池、钠硫电池、超级电容器和锂空气电池等。其中化学储能由于其能量密度以及转换效率高、成本相对较低以及灵活方便等特点而成为目前大规模储能技术主要的研究方向。但是在大规模电网储能应用中，这些电池具有电池成本过高、安全性差等问题。如铅酸电池由于其循环寿命较短，其单周成本较高，而全钒液流电池受电解液、离子交换膜等关键材料的制约同时其生产成本偏高，锂离子电池在大规模储能中性能优异，但是其生产成本过高且存在安全性问题。因此在进一步提高现有储能技术、降低储能价格的基础上，开发出满足成本低廉、循环寿命长、安全性好以及原材料丰富等特点，适合风能、太阳能等能量存储的大规模电网储能新技术显得尤为重要。

近些年来，研究人员对液态金属电池展开相关研究，其表现为：熔融态金属作为电池正负极，无机熔盐作为电解质，在200至700℃的工作温度下熔融态正负极材料、熔盐电解质由于彼此间的密度不同以及不相容性而自动分层为自下而上存在的正极、电解质和负极。电池放电时负极金属失去电子，电子通过外电路做功迁移到正极，而负极金属离子通过熔盐迁移到正极并且与正极金属形成合金。充电过程则相反。这种特殊设计的电池具有库伦效率高、倍率性能好、循环寿命长、成本低廉等优点，能同时满足在能量和功率方面的应用，在解决风力、太阳能等发电并网储能方面具有广阔的应用前景。

然而，液态金属电池目前也存在一些缺陷，比如电池需要在高温下工作，电池内部正负极材料、电解质熔盐都处于液态，它们对于空气中水分、氧气极度敏感，是引起电池失效的一个主要原因，因此电池密封要求非常高。此外在高温下，熔融正负极以及熔盐对外壳、正负极绝缘陶瓷等电池各部件的腐蚀速率较快，特别是负极碱金属对绝缘陶瓷的腐蚀尤为剧烈，会导致电池的使用寿命大大缩短等。

综上所述，如何提供一种能有效提高液压金属电池的循环寿命、电池受外界影响小、电池的一致性更好以及电池的管理更为方便的液态金属电池，成了本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种能有效提高液压金属电池的循环寿命、电池受外界影响小、电池的一致性更好以及电池的管理更为方便的液态金属电池。

本实用新型的解决方案是这样实现的：本实用新型提出一种液态金属电池，至少包括第一组件，所述第一组件包括第一壳体以及设置于所述第一壳体内的第一导电坩埚，所述第一导电坩埚内设有第一正极、第一负极及一端插设于第一负极上的第一负极引出棒，所述第一导电坩埚内装盛有第一电解物质，所述第一壳体顶部设有第一顶盖，所述第一顶盖中部设有绝缘部，所述第一负极引出棒竖直设置，其另一端从所述绝缘部内穿出，并与所述绝缘部绝缘。

本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述第一壳体、第一负极引出棒及第一顶盖的材料为不锈钢或铜；所述第一导电坩埚的材质为二氧化锡导电坩埚；所述第一壳体的形状为圆柱体、正方体或多面体。

本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述第一负极还包括负极集流体，所述负极集流体的材质为多孔泡沫金属；所述第一正极的材质为可与碱或碱土金属形成合金的重金属；所述第一负极的材质为碱金属或镁，或者为碱金属、镁与钙金属的混合物。

本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述第一正极的材质包括金属锑和锡，且金属锑与锡的摩尔百分比为40：60；所述第一负极的材质为碱金属锂，且碱金属锂与金属锑的摩尔比例为3：1。