[发明专利]一种可充放电式液态金属电池

说明书

本发明提供一种可充放电式液态金属电池，包括空气电极、液态金属电极、电解液、由空气电极引出的第一正极以及由液态金属电极引出的负极；所述液态金属电极与所述电解液接触，发生氧化反应；所述空气电极与所述电解液接触并为所述电解液中提供氧气，发生还原反应；所述负极的一端端部设有石墨外壳并通过所述石墨外壳与所述液态金属电极连接；还包括第二正极，所述第二正极的一端置于所述电解液内，用于提供电子还原所述电解液中的金属离子以储能。本发明提供的一种可充放电式液态金属电池，能够实现多次充放电功能，电池性能衰减慢，比能量高，循环寿命长，可延长使用寿命。

技术领域

本发明涉及电池储能技术领域，尤其涉及一种可充放电式液态金属电池。

背景技术

随着智能电网时代的到来，电力系统正在从传统型向清洁、高效、智能型转变，如何有效地消除减轻昼夜间电网峰谷差，平滑负荷，以“微电网”的形式实现产能与负载同时调节，提高电力设备运行效率，降低供电成本，已经成为各个国家构建智能电网的核心内容。而不论是上述的可再生能源不稳定性的消除，以实现真正地并网发电，还是减轻昼夜间电网峰谷差，平滑负荷，都需要有大规模、低成本的储能技术作为支撑。

人们的日常生活办公及工业用电均为多于实际需求发电，其目的是为了保证供电的持续性，不因电力能源问题影响某个地区的正常秩序及发展，但由此带来的问题是电力的损耗及浪费，但假设在电池及其新能源技术的带动下，有朝一日我们可以将电力资源储存至载体中，供不应求时可以使用储存电量。这不仅能解决损耗和浪费问题，电网本身也会变得更加稳定有效，因为电池可让各个社区和地区自行管理自己的电力供给。

可充电式液态金属燃料电池是一种新型高比能电池，远高于当今各类电池的比能量，使用寿命长。电池结构和使用的原材料可根据实用环境和要求而变动，具有很强的适应性。同时，原材料分布很广泛，储量巨大。

可充电式液态金属燃料电池的出现和发展，能解除电池对一些行业发展带来的制约，有效推动新能源汽车、航空航天、船舶工业、军用电源等领域的发展，尤其是新能源电动汽车领域。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中储能电池性能衰减快、循环寿命短、电池管理不方便且生产升本高的问题，提供一种可充放电式液态金属电池。

本发明提供的一种可充放电式液态金属电池，包括空气电极、液态金属电极、电解液、由空气电极引出的第一正极以及由液态金属电极引出的负极；所述液态金属电极与所述电解液接触，发生氧化反应；所述空气电极与所述电解液接触并为所述电解液中提供氧气，发生还原反应；所述负极的一端端部设有石墨外壳并通过所述石墨外壳与所述液态金属电极连接；还包括第二正极，所述第二正极的一端置于所述电解液内，用于提供电子还原所述电解液中的金属离子以储能。

优选地，所述负极为纯度大于99％的镍板；所述石墨外壳由两块分别固定在所述镍板前后两侧的高纯石墨板组成。

优选地，所述液态金属电极采用常温下呈液态的低熔点金属，或所述低熔点金属与锌、锡、铝、铅、铬、铜、金、银中的一种或多种金属组合成的合金；所述低熔点金属为纯镓、纯铟或纯铋。

优选地，所述电解液为pH值大于12的强碱电解液、或pH值小于4的强酸电解液；所述电解液的浓度为0.5mol/L～7mol/L。

优选地，所述电解液为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙。

优选地，所述第二正极为铜板或镍板。

优选地，还包括壳体，所述空气电极、液态金属电极和电解液均设置在所述壳体内，且所述电解液和所述液态金属电极均处于所述空气电极与所述壳体形成的腔体内。

优选地，所述液态金属电极沉积于所述腔体底部，所述电解液充斥于所述腔体内并处于所述液态金属电极的上方，所述液态金属电极与所述电解液接触发生氧化反应。