[实用新型]一种液态金属电池装置

说明书

技术领域

本实用新型属于化学储能电池技术领域，具体地讲就是涉及一种熔融态金属作为正负极，熔盐作为电解质的液态金属电池装置。

背景技术

随着风能和太阳能等可再生能源的迅猛发展，开发适应分布式供能和调节电网平衡的大规模储能技术变得越来越紧迫。由于可再生能源发电不稳定，通过储能电池的充放电可实现对可再生能源的平滑输出，减少可再生能源接入对电网的冲击，大大增加接入电网的可再生能源发电量。因此，在规划新能源发电和电网输送线路的同时，应配套相应的储能解决方案，才能促进可再生能源的发展。

发明内容

基于液态金属电池的电化学系统的组成和结构组成特点，电导率良好和低熔点的电解质、价廉和原材料丰富的正负极材料、负极材料在正极材料中的高熔解度是本发明的技术关键和核心。本实用新型采取的技术方案是：

   一种液态金属电池装置，其包括电池外壳、负极绝缘管、液态金属电池隔板、电池负极引出端、电池正极引出端、负极材料液态锂金属，电解质和正极材料，该装置的特征在于：电池外壳的上方设有一固定管，电池负极引出端穿过绝缘管与负极材料液态锂金属相接触，在电池外壳顶部采用高温绝缘密封胶将其和负极引出端固定住；在固定管上设有氩气导入管/真空抽气管，通过该管与真空系统相连接，用于液态金属电池装置内部真空的获得和通入保护气体氩气，防止液态锂的氧化；电池外壳外部设有温度探头安装孔，便于实时控制和监测电池温度，让电池处于最佳工作状态。

 所述的液态金属电池隔板为高密度AlN陶瓷管，用于有效隔离负极材料液态锂金属通过电池外壳与正极材料导通，防止电池内部短路。

  所述电池外壳内部设有一锥形面，用于更换内部材料时，能够完全流出。

  所述的电池外壳采用不锈钢材质。

  所述的电解质为低熔点，例如NaCl、LiCl等混合物。

  所述的负极材料选用碱金属或碱土金属。

  所述的正极材料选用可以和碱或碱土金属形成合金的重金属例如铅、锡、锑或者合金。

  本实用新型的工作原理是：液态金属电池以熔融态金属作为正负极，熔盐作为电解质。负极材料选用碱金属或碱土金属，正极材料选用可以和碱或碱土金属形成合金的重金属，电解质选用碱或碱土金属与卤族元素形成的化合物。由于熔融态金属与熔盐互不混融，三层液体由于密度的差异而自动分层。在电池放电时，负极金属失去电子，并通过外电路做功，而负极金属离子化后通过熔盐迁移到正极并与正极金属合金化。充电则执行相反的过程。液态金属电池的特殊设计使其具有较好的储能性能。

  本实用新型的优点在于：充放电效率很高，最高几乎可达100%（典型值是80～90%）；循环寿命长，最长可达15年；可大电流、高功率放电；由于锂、铅和锡等原材料自然界储量丰富、成本较低，同时这些材料都没有特殊用途，影响其价格波动的潜在因素比较少，可持续发展。无机熔盐电解质兼做正负极隔离层，电池无需特殊隔膜，既降低了电池的成本，又使得电池体系容易放大和生产。液态金属电池系统的储能价格有望低于250美元/(kW·h)。

目前最普遍使用的抽蓄式储能所提供的电力成本，约是每千瓦小时100美元，其它电网能源储存级电池的成本则是其10倍以上，但是抽蓄式储能会受到地理环境的限制。因此液态金属电池技术将会凭借较高的功率和能量密度、低成本的较大潜力，可适用的应用范围最广，将逐渐成为主流储能技术路线。

附图说明

图1为本实用新型的纵剖视图。

图中：1—电池负极引出端，2—高温绝缘密封胶，3—绝缘管，4—正极材料，5—电解质，6—电池外壳，6-1—锥形面，6-2—固定管，6-3—温度探头安装孔，6-4—氩气导入管/真空抽气管，    6-5—正极引出端，7—液态金属电池隔板，8—液态锂金属。

具体实施方式

  为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。