[发明专利]一种液态金属电池在储能应用中的温度调控方法

说明书

本发明属于液态金属电池在规模电能存储领域，并公开了一种液态金属电池在储能应用中挂起模式下，通过降低电堆温度从而降低电池容量衰减并降低能耗的温度调控方法。该方法包括：(a)采用温度检测设备检测液态金属电池的温度获得其当前温度；(b)降低液态金属电池的当前温度并对该当前温度进行实时监测，使得液态金属电池中电极和电解质均由液相转变为胶态或固相，从而降低电极在电解质中的溶解度，进而降低液态金属电池的能耗；(c)当前运行温度降至25℃至运行工作温度范围之间时，停止降低该当前运行温度，同时维持液态金属电池的最终温度在该当前运行温度。通过本发明，降低液态金属电池在挂起模式下电池容量衰减，减少额外电能损耗。

技术领域

本发明属于液态金属电池在规模电能存储领域，更具体地，涉及一种液态金属电池在储能应用中的温度调控方法。

背景技术

规模电能存储是高效利用可再生能源、建设智能电网的瓶颈技术，也是传统电网难以覆盖的偏远地区电动汽车充电中继电站的重要支撑技术。储能电池是颇具潜力的电能存储技术，但受关键材料和技术的限制，现有的电池体系无法在成本、寿命和安全等特性上满足规模储能的要求。

液态金属电池是近年发展起来的一种全新的低成本、大容量、高安全的储能电池技术，在规模电能存储领域具有广阔的应用前景。液态金属电池在规模电能存储中的应用，可有效地平抑可再生能源发电出力波动，提高风电场电能品质和电网接纳风电的能力，同时在电网输电过程中具备负荷调节和削峰填谷的作用。液态金属电池的负极一般为常见的碱金属(锂、钠等)和碱土金属(镁、钙等)，正极为锡、锑、铅和铋等金属或者合金，电解质为氯化钠、氯化镁和氯化锂等无机盐。电池的电动势来源于不同金属的电极电势差，通过正负极金属的合金化和去合金化过程实现化学能和电能的相互转换，从而实现规模电力能源的存储与释放。该电池在高温条件下(300℃～700℃，视不同电极/电解质材料体系而定)运行，正负极均采用液态金属，电解质为无机熔盐，由于液态金属与无机熔盐互不混溶，三层液态根据密度差而自动分层，构成全液态电池结构。中间熔盐层兼做正负极之间的隔离层，使得液态金属电池摒弃了传统意义上的电池隔膜。电池在智能电网中的运行模式包括放电模式，充电模式和挂起模式。在这三种运行模式下，由于电池运行温度较高，正负极材料和电解质均为熔融状态，使得电极材料在电解质熔盐中有一定的溶解度，因此电池存在自放电现象，电池的容量会逐渐衰减。同时，在电池储能应用过程中，由于维持较高的工作温度，若电池继续在挂起模式下维持该温度，会造成较大的电能消耗，从而导致电池组的能量效率降低。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种液态金属电池在储能应用中的温度调控方法，通过对在挂起模式下的液态金属电池温度的监测和调控，由此解决降低液态金属电池在挂起模式下电池容量衰减和额外电能损耗的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种液态金属电池在储能应用中的温度调控方法，其特征在于，该方法适用于液态金属电池处于挂起模式下，具体包括下列步骤：

(a)对所述液态金属电池的温度进行检测获得其当前温度；

(b)降低所述液态金属电池的当前温度并对该当前温度进行实时监测；

(c)当所述当前温度降至运行工作温度范围以下时，将该当前温度作为所述液态金属电池的最终温度并维持不变，此时，所述液态金属电池中电极和电解质均由液相转变为胶态或固相，所述电极在所述电解质中的溶解度降低，进而使得所述液态金属电池的能耗降低。

进一步优选地，在步骤(c)中，所述运行工作温度范围优选为300℃～700℃。

进一步优选地，在步骤(b)中，所述降低所述液态金属电池的当前温度的方式优选采用自然降温的方法，该方法是所述液态金属电池在无功率运行状态下，通过空气对流带走热量的方式实现自然降温。