[发明专利]一种用于液态金属电池的密封绝缘电极及其制备方法

说明书

本发明属于储能电池设备领域，具体涉及一种液态金属电池的密封绝缘电极，包括电极芯、从上至下依次套设的上过渡环、绝缘套管、下过渡环和电池盖板，上过渡环的下端口和下过渡环的上端口均为阶梯状，绝缘套管上端和下端分别与上过渡环和下过渡环的阶梯部分相配合，上过渡环的上端口与电极芯的直径相配合且与电极芯密封连接，下过渡环的下端口的外径与正极盖板中心孔的内径相配合且二者密封连接，上过渡环和下过渡环外部的阶梯处均为圆弧过渡。本发明还提出了上述密封绝缘电极的制备方法。本发明通过在电极结构和原料上的改进，能够长时间保证电池的密封性和绝缘性能，同时能够减少电池的尺寸，提高电池的空间利用率，保证电池质量的一致性。

技术领域

本发明属于储能电池设备领域，更具体地，涉及一种液态金属电池的密封绝缘电极及其制备方法。

背景技术

液态金属电池是近年来迅速发展的一种新型的储能电池，由300～700°C下自动分层的熔融态正极、电解质、负极组成，具有结构简单、成本低廉、大电流特性好、使用寿命长等突出优点，近年来在规模储能领域得到了广泛关注。

由于液态金属电池一般在300～700℃的高温下运行，而且其内部液态的活性物质如电解质盐、锂等都具有一定的蒸气压，因此电池正极和负极间的绝缘密封结构设计就显得极为重要。常温中我们采用的橡胶密封等封装结构承受不住液态金属电池的工作温度。而高温下的普通金属间的焊接不能够实现良好的绝缘性。一般的紧配合又很难实现良好的密封。因此，液态金属电池的绝缘密封设计是目前困扰液态金属电池产业化的一个关键技术。

现有稳定的密封技术主要集中在将液态金属电池的密封部分引出高温环境进行室温密封，这种密封最大的问题是容易造成密封结构尺寸过大，空间利用率极差，而且密封成本也非常高。除此之外，目前有报道的陶瓷封接电极用于液态金属电池的密封，经实验验证，存在成品率低的问题。经过多方查询资料探讨密封失败原因，我们认为，造成封接电极密封失败的一个重要原因是银铜焊料在焊接过程中控制不利，焊接面积有限，容易出现薄弱环节。在苛刻的运行环境中，薄弱环节往往容易造成热应力的集中，进而密封失败。由于存在上述缺陷和不足，本领域亟需做出进一步的完善和改进，设计一种密封结构，使其能够满足液态金属电池的密封绝缘需要。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于液态金属电池的密封绝缘电极及其制备方法，通过阶梯结构增大陶瓷金属化面积及与4J33陶瓷封接合金材料、4J34陶瓷封接合金的焊接面积；对下过渡环增加圆弧过渡的设计以控制焊料的流动范围，增加对焊接的可控性；通过从选材、工艺、结构等方面的改进，使液态金属电池具有更高的可靠性，能够有效地延长保证电池的密封性和绝缘性能，同时能够减少电池的尺寸，提高电池的空间利用率，降低液态金属电池的时间成本以及次品率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于液态金属电池的密封绝缘电极，其特征在于，包括电极芯、从上至下依次套设在电极芯上的上过渡环、绝缘套管、下过渡环和电池盖板，

所述上过渡环的下端口和下过渡环的上端口的均为阶梯状，所述绝缘套管上端和下端分别与上过渡环和下过渡环内部的阶梯部分相配合，所述绝缘套管的内径略大于电极芯的直径，所述上过渡环的上端口与电极芯的直径相配合且与电极芯密封连接，所述下过渡环的下端口的外径与正极盖板中心孔的内径相配合且二者密封连接，所述上过渡环和下过渡环外部的阶梯处均为圆弧过渡。