[发明专利]一种液态金属电池及其组装工艺

说明书

本发明提供一种液态金属电池及其组装工艺。所述电池包括电池上盖，电池壳体，密封绝缘装置，负极集流杆，第一多孔盖板和第二多孔盖板，第一负极集流器和第二负极集流器，第一电解质材料和第二电解质材料，第一正极材料和第二正极材料，以及挡板。本发明结构简单，不仅能够保证电池的高性能，同时组装方便，电池生产的一致性好。本发明所提出的液态金属电池组装工艺，无需再对负极集流器进行反复多次的负极材料吸附和甩出操作，在保证电池高性能的同时，极大降低了电池装配难度，提高了电池生产的一致性。

技术领域

本发明涉及电化学储能电池领域，具体为一种液态金属电池及其组装工艺。

背景技术

近年来，为应对传统火力发电所带来的能源危机和环境污染问题，以风电、光伏为代表的可再生能源发电技术迎来了前所未有的发展。然而，由于风能、太阳能的随机性及不稳定性，为新能源发电的平滑输出和安全并网带来很大困难。电网级大规模储能技术是解决这一问题的有效途径，在各类大规模储能技术中，电池储能以其能量转换效率高、系统规模配置灵活、不受地理环境限制等特点，成为电网储能系统的首选技术。目前较为成熟的储能电池有锂离子电池、钠硫电池、铅酸电池等，但这些技术均无法兼顾大规模储能对储能成本和循环寿命的要求。因此，一种面向电网储能应用的二次电池技术，即液态金属电池应运而生。

液态金属电池通常在高温下运行，其正负电极为液态金属，电解质为无机液态或半液态熔盐，由于熔融态金属与熔盐不相混溶，三层液态组分根据密度差异自动分层。与传统电池相比，液态金属电池具有材料成本低廉、易于放大生产、循环寿命长等优点，非常适用于大规模电力储能。

目前，液态金属电池的装配通常采用具有一定放电深度模式的组装方式，即电池装配时，将部分负极材料留置于负极集流器中，其余负极材料则与正极材料预先熔炼成合金，再依次将正极合金、电解质和负极集流器装入电池壳体，密封好后升温运行。这种装配方式相较全充电或全放电的方式，能够有效控制电池高温下负极、电解质、正极三层液态电化学反应界面的均匀稳定建立，从而降低电池化成难度，显著提高电池运行成功率。

然而，传统的液态金属电池只有一个负极集流器，因此电池负极制作时，需要依靠人力或借助机械在高温下将液态或熔融态的负极金属从吸满负极材料的泡沫金属板中甩出一部分。这种操作方式下每次甩出的负极金属质量无法精准控制，往往需要多次吸附、甩出的反复过程才能满足要求，导致电池制造工艺极其复杂，组装难度大，一致性也难以保证，不利于规模化生产。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种液态金属电池及其组装工艺，结构简单，不仅能够保证电池的高性能，同时组装方便，电池生产的一致性好。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种液态金属电池，包括电池上盖，电池壳体，密封绝缘装置，负极集流杆，第一多孔盖板和第二多孔盖板，第一负极集流器和第二负极集流器，第一电解质材料和第二电解质材料，第一正极材料和第二正极材料，以及挡板；

所述的电池壳体内部由挡板分隔为两个反应区域Ⅰ和Ⅱ；上端密封连接电池上盖；挡板的高度高于电解质材料的高度；

所述反应区域Ⅰ和Ⅱ中的任一区域从下至上依次设置有第一正极材料、第一电解质材料、第一负极集流器和第一多孔盖板；第一负极集流器中吸附一部分负极材料，且处于吸附饱和状态，第一负极集流器浸没在第一电解质材料中，且与第一多孔盖板固定连接；第一正极材料质量在电池正极材料额定质量的占比、第一电解质材料质量在电解质材料额定质量的占比和第一负极集流器吸附的负极材料在电池负极材料额定质量的占比相同，且均为10％-90％；