一种液态金属电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电化学储能电池领域，适用于超级大型的储电设施，是一种液态的金 属电池。
【背景技术】
[0002] 目前，电力都是发电后立即使用，这样导致，用电高峰时电力不够，低谷时电力过 剩。从国家角度，造成了浪费，从用户角度，阶梯电价，增加了企业的用电成本。社会和市 场迫切需求一个合适的大型电池，从普通用户角度，用低谷的电价给电池充电，在高峰时使 用，降低用电成本；从国家角度，可以充分利用好水能，太阳能，风能等自然资源。
[0003] 数年前，国家电网跟比亚迪合作开发了一个电池蓄能电站，耗资5亿美元，如果用 液态金属电池，成本不超过5百万美金，并且液态电池的寿命更长，维护成本更低，可见，液 态电池前景非常好。
[0004] 人们对液态电池的研究由来已久，1901，有科学家提出液态金属电池的理论，称为 "HoopesCell"；整个20世纪，包括通用公司，国际原子实验室，阿贡国家实验室，福特等对 液态金属电池都有研究；2006年，麻省理工大学团队重提该技术，2010年，麻省理工大学团 队成立公司，得到包括比尔盖茨在内的投资超过1亿美金，随着新材料技术的不断提高，液 态电池日新月异。
【发明内容】
[0005] -种液态金属电池，其结构组成包括正极电池壳1，绝缘内套2,负极盖3,密封胶 4,负极5,电解质6,正极7。在运行时，处于高温环境，负极5,电解质6,正极7均为熔融 液态，由于其密度不同，各自自然分层，负极5其密度最小，恪化后在最上层，构成电池的负 极，并与负极盖3接触，由其输出电流，正极7其密度最大，熔化后在最下层，构成电池的正 极，并与正极电池壳1接触，由其输出电流，电解质6为三种盐的混合体，其密度适中，处于 中间层，并把正负极隔开。
[0006] 利用简单的机械加工，就可以得到相关的零件，如正极电池壳1，绝缘内套2,负极 盖3,将绝缘内套2放入正极电池壳1，接着将称量好的电极材料放入绝缘内套2,盖好负极 盖3,并用密封胶4密封好，静置一段时间，直至密封胶完全固定好。
[0007] 将组装好的电池放入高温箱内，并用导线引出正负极，接在电压表上，注意，这里 要做好降温措施，防止高温损坏电压表。设置对应的温度，并记录实验数据。
【附图说明】
[0008] 图为电池的中心剖面图，其结构组成包括正极电池壳1，绝缘内套2,负极盖3,密 封胶4,负极5,电解质6,正极7。
【具体实施方式】
[0009] 用不同的电池材料，制作了两种电池。
[0010] 其中一种负极材料选用金属镁，正极材料选用的是金属锑，电解质为氯化镁，氯化 钠和氯化钾，它们的摩尔比例为5 :3 :2,设定的环境温度为700°C。
[0011] 另一种负极材料选用金属锂，正极材料选用的是金属锑和铅，电解质为氟化锂，氯 化锂和碘化锂，它们的摩尔比例为2 :5 :3,设定的环境温度为450°C。
[0012] 将封装好的电池放入高温箱，设定好对应的温度值，电池正常工作后，即可测量正 负极的电压。测试数据见表1。
[0013] 表 1。
[0014] 通过上实验数据，可知，锂电池比镁电池的电压要高，并且环境温度也低。
[0015] 在锂电池和镁电池的实验对比中，还得到以下的数据，见表2。
[0016] 表 2
【主权项】
1. 一种液态金属电池，其结构组成包括正极电池壳1，绝缘内套2,负极盖3,密封胶4， 负极5,电解质6,正极7 ;在运行时，处于高温环境，负极5,电解质6,正极7均为熔融液态， 由于其密度不同，各自自然分层，负极5其密度最小，恪化后在最上层，构成电池的负极，并 与负极盖3接触，由其输出电流，正极7其密度最大，熔化后在最下层，构成电池的正极，并 与正极电池壳1接触，由其输出电流，电解质6为多种盐的混合体，其密度适中，处于中间 层，并把正负极隔开。2. 如权利要求1所述，所述的正极电池壳1和负极盖3为不锈钢；所述的绝缘内套2为 陶瓷材料；所述的密封胶4为耐高温，密封，绝缘材料。3. 如权利要求1所述，当所述正极7材料选用金属锑，负极5材料选用金属镁时， 其摩尔比例为 Mg :Sb=x :y，有 0? 2 < X < 0? 4,0. 6 < y < 0? 8，x+y=l，且当 X :y=3 :7 为 最佳比例，其电解质为氯化镁，氯化钠和氯化钾，摩尔比例为MgCl2=NaCl :KCl=a :b :c，有 0? 4 彡 a 彡 0? 6,0. 2 彡 b 彡 0? 4,0. 1 彡 c 彡 0? 3，a+b+c=l，且 a :b :c=5 :3 :2 为最佳比例，工 作温度为700 °C。4. 如权利要求1所述，当所述正极7材料选用金属铅和锑，负极5材料选用金属锂时， 其摩尔比例为 Li :Pb :Sb=x :y :z，有 0? 35 彡 X 彡 0? 55,0. 28 彡 y 彡 0? 48,0. 07 彡 y 彡 0? 27， x+y+z=l，且当X :y :z=45 :38 :17为最佳比例，其电解质为氟化锂，氯化锂和碘化锂，摩尔比 例为 LiF :LiCl :LiI=a :b :c，有 0? 1 彡 a 彡 0? 3,0. 4 彡 b 彡 0? 6,0. 2 彡 c 彡 0? 4, a+b+c=l， 且a :b :c=2 :5 :3为最佳比例，工作温度为450°C。5. 如权利要求1所述，整体机械结构的零件布局合理，紧凑，无空间浪费。6. 如权利要求1所述，所涉及的零件没有复杂的加工工艺，只需要通过车、铣，即可完 成零件加工，生产成本低，特别是在大批量生产中，低成本优势明显。
【专利摘要】本发明公开了一种液态金属电池，属于电池储能领域，适用于大型储电设施。具体地说，通过熔融状态即液态金属的氧化还原反应，把化学能转化成电能，金属呈液态是该电池的特点，利用液体的流动性，具有超快的电荷传递，低欧姆损失的特性，使得该电池具有充放电效率高，寿命长，允许电流大，制造和使用成本低等优点。负极材料主要有镁和锂，正极材料主要有铅和锑，电解质为对应的熔盐电解质。当金属呈液态后，其密度不同自然分层，构成电池的正极，负极和电解质层，这样使得该电池的结构简单，不需要隔膜等复杂的构造，其组成包括：正极电池壳，绝缘内套，负极盖，密封胶，负极，电解质，正极。
【IPC分类】H01M10/39
【公开号】CN105006601
【申请号】CN201510490014
【发明人】王建平, 王文轩, 邹慧
【申请人】王建平
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年8月12日