[发明专利]一种液态金属电池装置及其装配方法

权利要求书

1.一种液态金属电池装置，其特征在于：包括金属材质的电池壳体(6)，电池壳体(6)内从上到下依次放置负极集流体(4)、负极材料(1)、电解质(2)、正极材料(3)和正极集流体(5)；负极材料(1)填充于充当负极集流体(4)的多孔泡沫金属材料中，电池壳体(6)为负极电流引出体；正极材料(3)置于充当正极集流体(5)的金属坩埚内，用陶瓷绝缘件(7)使正极金属坩埚与电池壳体(6)之间绝缘；正极金属坩埚底部连接有电流引出体(10)，电池壳体(6)的底部端盖(8)中心开有孔，正极电流引出体(10)伸出孔外，孔上设有密封绝缘材料(9)并将正极电流引出体(10)和电池底部端盖(8)紧密连接并互相绝缘；电池壳体(6)与其底部端盖(8)通过焊接密封；

所述的负极材料(1)为Li、Na、K、Mg、Ca、Ba中的一种或多种的混合物；电解质(2)为负极材料对应的卤族无机盐中的一种或多种的混合物；正极材料(3)为Sn、Pb、Bi、Sb、Te、Zn中的一种或多种的混合物。

2.根据权利要求1所述的液态金属电池装置，其特征在于：所述的负极集流体(4)为多孔泡沫金属材料，其材质为铁、镍、钛、锆或其合金，多孔材料的平均孔隙直径为0.3～2mm，孔隙率为60～95％。

3.根据权利要求1所述的液态金属电池装置，其特征在于：所述的正极集流体(5)为金属坩埚，其材质为铁、镍、钛、锆或其合金。

4.根据权利要求1所述的液态金属电池装置，其特征在于：所述的电池壳体(6)与其底部端盖(8)的材质为不锈钢或钛合金；所述的正极电流引出体(10)的材质为不锈钢或钛合金，直径为0.3～2cm。

5.根据权利要求1所述的液态金属电池装置，其特征在于：所述的陶瓷绝缘件(7)的材质为氧化铝、氧化镁、氧化锆、氮化硼、氮化铝、碳化硅中的一种或多种；所述的密封绝缘材料(9)的材质为氧化铝、氧化锌、氧化镁、氧化铋、氧化硼、氧化铜、二氧化硅中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的液态金属电池装置的装配方法，其特征在于，装配步骤如下：

1)将负极材料(1)施加压力或加热熔化后填充至负极集流体(4)中，然后将其放入倒置的电池壳体(6)内，再放入电解质(2)粉末；

2)将正极材料(3)加热至熔化后，放入充当正极集流体(5)的金属坩埚内冷却，然后将金属坩埚倒置扣入电池壳体(6)；

3)在金属坩埚和电池壳体(6)之间的缝隙中以过盈配合的方式放置陶瓷绝缘件(7)，使正极集流体(5)与电池壳体(6)之间绝缘并阻止电解液外流；

4)将正极电流引出体(10)通过密封绝缘材料(9)与电池底部端盖(8)紧密连接并互相绝缘，然后将电池底部端盖(8)焊接于电池壳体(6)并确保正极电流引出体(10)与充当正极集流体(5)的金属坩埚底部良好接触；

5)将组装好的电池翻转，升温至运行温度得到所述的液态金属电池。

7.根据权利要求6所述的液态金属电池装置的装配方法，其特征在于：所述的装配步骤均在水氧含量小于1ppm的惰性气体的保护环境下进行。