[发明专利]具有固体金属阴极的熔盐电池

说明书

本公开内容提供了一种储能装置，包括至少一个电化学单体，其包括负集流体、与负集流体电连通的负电极、与负电极电连通的电解质、正集流体，以及与正集流体和电解质进行电连通的正电极。所述正电极包括在所述储能装置的操作温度下为固体的材料。

交叉引用

本申请要求2017年4月7日提交的美国临时专利申请号62/483,208的权益，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

电池是能够将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

本公开内容提供了储能装置和系统。储能装置可以包括负电极、电解质和正电极，其中至少一些可以在储能装置操作期间处于液态。在一些情况下，在储能装置放电期间，金属间化合物形成于正电极。

在一个方面，本公开内容提供一种电化学储能装置，包括：包含第一材料的第一电极，其中所述第一电极与负集流体电连通，其中所述第一材料包含钙；包含第二材料的第二电极，其中所述第二电极与正集流体电连通，其中所述第二材料包含锑，并且其中所述正集流体包括耐腐蚀的表面包覆层；以及所述第一电极与所述第二电极之间的液体电解质，其中在所述电化学储能装置的操作温度下所述第二材料为固体，并且其中所述液体电解质能够传导所述第一材料的离子。

在一些实施方式中，所述第二电极包含含有第二材料的多个固体颗粒。在一些实施方式中，所述多个固体颗粒包括颗粒、薄片、针或其任何组合。在一些实施方式中，所述多个固体颗粒中的单个颗粒具有至少约0.0001毫米的尺寸。在一些实施方式中，所述多个固体颗粒中的单个颗粒具有小于或等于约10毫米的尺寸。在一些实施方式中，所述电化学储能装置还包括在所述电化学储能装置放电时安设在所述多个固体颗粒与所述液体电解质之间的一个或多个界面处的金属间材料(intermetallic material)。在一些实施方式中，所述金属间材料包括所述第一材料和所述第二材料。在一些实施方式中，所述金属间材料被包括在所述一个或多个界面的给定界面处的中间金属层中。在一些实施方式中，所述金属间材料被包括在至少部分地包围所述多个固体颗粒的给定固体颗粒的外壳中。

在一些实施方式中，所述操作温度为至少约500℃。在一些实施方式中，所述操作温度为约400℃至500℃。在一些实施方式中，所述操作温度为小于约500℃或400℃。在一些实施方式中，所述操作温度为约300℃至650℃。在一些实施方式中，所述第一材料和所述第二材料包含一种或多种金属。

在一些实施方式中，所述第一材料包含钙合金。在一些实施方式中，所述第一材料包含锂、镁、钾、钡、锶、铜、锌或其任何组合。在一些实施方式中，所述第一材料包含锂、钠、镁、铜、锌或其任何组合。

在一些实施方式中，所述第一电极在所述操作温度下为固体。在一些实施方式中，所述第一电极在所述操作温度下为半固体。所述在一些实施方式中，所述第一电极在所述操作温度下为液体。在一些实施方式中，所述第一电极在所述操作温度下包含半固体或液体。

在一些实施方式中，所述液体电解质包含钙盐。在一些实施方式中，所述液体电解质还包含盐添加剂。在一些实施方式中，所述钙盐为氯化钙。在一些实施方式中，所述盐添加剂包含氯化锂、氯化钠、氯化钾、氯化锶、溴化锂、溴化钠、溴化钙、溴化钾、溴化锶、氯化钡、溴化钡或其任何组合。