一种充放电相互独立的锂浆料电池系统的制作方法

本发明涉及储能电池领域，具体地涉及一种充放电相互独立的锂浆料电池系统。

背景技术：

太阳能、风能等新能源技术具有不稳定、不连续、不可控等特征，储能技术是解决以上问题的有效措施。电化学储能技术以化学元素为储能介质，在充放电过程中伴随着储能介质的化学反应过程。锂浆料电池是一种新型的锂电池。锂浆料电池的反应器中设有导电浆料，导电浆料含有一定比例在电解液中悬浮或沉淀的导电颗粒，当电池受到外部冲击或震荡时，由于此部分导电颗粒没有粘接固定，因此可以在电解液中局部移动，形成动态的导电网络。锂浆料电池中的导电浆料可以避免传统锂电池电极材料脱落或松动造成的电池容量下降问题和循环寿命衰减问题，但是在大规模储能领域的应用还有待开发。

目前，锂浆料电池与其他传统的储能电池一样，只能在某一时段进行充电或放电，因此电池系统的工作效率和使用灵活性受到限制。另外，金属锂负极所导致的锂枝晶生长也会影响到电池的安全性和循环寿命问题。在电池充放电过程中，金属锂负极表面生长锂枝晶，当锂枝晶生长到一定程度的时候就可能穿透隔膜，引发安全问题；此外，锂枝晶断裂会形成“死锂”，造成电池容量损失，影响电池循环性能。

技术实现要素：

针对以上存在的问题，本发明提供一种充放电相互独立的锂浆料电池系统，该锂浆料电池系统包括可设置于同一反应器壳体或不同反应器壳体内的充电负极腔和放电负极腔，从而使得电池系统的充电过程与放电过程相互独立。另外，在充电负极腔中，在第一隔离层与第一含锂金属体之间可设置保护层，用于防止充电过程中锂枝晶生长刺破隔膜；在放电负极腔中，在第二含锂金属体远离第二隔离层的一侧可设置弹性体，随着放电过程中金属锂的消耗，通过弹性体将第二含锂金属体不断向第二隔离层推进，避免间隙增大导致极化内阻增加。该充放电相互独立的锂浆料电池系统操作运行更加灵活，不受到时间和地点的制约，并且可以针对充电负极腔和放电负极腔进行独立结构设计，从而解决传统的锂浆料电池所产生的锂枝晶刺破隔离层的安全问题。

本发明的目的是通过下述方式实现的：

一种充放电相互独立的锂浆料电池系统，该锂浆料电池系统的反应器包括：正极腔，在该正极腔中容置有正极浆料；充电负极腔，在充电负极腔中设有第一负极活性材料层；第一隔离层，其位于充电负极腔与正极腔之间；放电负极腔，在放电负极腔中设有第二负极活性材料层；以及第二隔离层，其位于放电负极腔与正极腔之间。其中，在电池充电过程中，正极腔内的正极浆料中的锂离子脱出并嵌入到充电负极腔内的第一负极活性材料层中；在电池放电过程中，放电负极腔内的第二负极活性材料层中的锂离子脱出并嵌入到正极腔内的正极浆料中，从而使得锂浆料电池系统的充电过程和放电过程相互独立。

第一负极活性材料层和第二负极活性材料层可以为负极浆料、负极活性材料涂覆层和含锂金属体中的一种或几种。其中，负极浆料是将负极导电颗粒分散于电解液中，负极浆料层的厚度可以为0.5mm～10mm。负极导电颗粒平均粒径可以为0.05μm～500μm，负极导电颗粒为负极活性材料与导电剂的复合物或混合物，其中负极活性材料与导电剂的质量比优选为20～98：80～2。负极活性材料为可嵌锂的铝基合金、硅基合金、锡基合金、锂钛氧化物、锂硅氧化物、金属锂粉和石墨中的一种或多种；导电剂可以为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳、石墨烯和金属导电颗粒中的一种或几种。其中，负极活性材料涂覆层是将负极导电颗粒涂覆于集流层，涂覆的总厚度为0.05mm～2.5mm，孔隙率为10％～90％，平均孔径范围0.001μm～10μm。其中，含锂金属体的材料可以为金属锂或锂基合金。锂基合金可以是li-al、li-si、li-mg、li-sn、li-bi、li-sb等，可以是二元、三元或者是多元合金，合金中可包括mg、ca、al、si、ge、sn、pb、as、sb、bi、pt、ag、au、zn、cd、hg等可与锂进行固溶和/或加成反应的元素，其中非锂元素的含量不大于50％。

正极浆料是将正极导电颗粒分散于电解液中，正极浆料层的厚度可以为0.5mm～10mm。正极导电颗粒平均粒径可以为0.05μm～500μm，正极导电颗粒为正极活性材料与导电剂的复合物或混合物，其中正极活性材料与导电剂的质量比优选为20～98：80～2。正极活性材料为可提供锂离子的化合物，包括磷酸铁锂、磷酸锰锂、硅酸锂、硅酸铁锂、硫酸盐化合物、硫碳复合物、硫单质、钛硫化合物、钼硫化合物、铁硫化合物、掺杂锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂钛氧化物、锂钒氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂镍铝氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂铁镍锰氧化物以及其它可嵌锂化合物等中的一种或多种。导电剂可以为碳黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳、金属导电颗粒等中的一种或几种。

优选地，第一负极活性材料层为第一含锂金属体并且在充电负极腔中还设有防止锂枝晶刺破第一隔离层的保护层，保护层设置于第一隔离层与第一含锂金属体之间；第二负极活性材料层为第二含锂金属体并且在放电负极腔中还设有用以推动第二含锂金属体紧靠第二隔离层的弹性体，弹性体设置于第二含锂金属体的与第二隔离层非接触的一侧。第一含锂金属体的厚度可以为0.5mm～10mm，第二含锂金属体的厚度可以为0.5mm～10mm。第一含锂金属体的厚度优选地小于第二含锂金属体的厚度。当电池进行充电时，正极浆料的正极活性材料中的锂离子通过第一隔离层嵌入到充电负极腔的第一含锂金属体中，充电后正极活性材料处于已脱锂状态，多次充电后可以对第一含锂金属体进行例如表面打磨的处理从而完成系统的维护再生或者可以对第一含锂金属体进行材料回收再生。当电池进行放电时，放电负极腔的第二含锂金属体中的锂离子通过第二隔离层嵌入到正极浆料的正极活性材料中，放电后正极活性材料处于已嵌锂状态，多次放电后第二含锂金属体不断消耗，但在弹性体的推动下第二含锂金属体始终与第二隔离层接触，第二含锂金属体消耗到一定程度后可以通过更换补充第二含锂金属体进行系统的维护再生。

电池系统的安全性可通过在充电负极腔中设置的保护层来实现。该保护层可以为充满电解液的隔离腔，隔离腔的高度例如可以为0.05mm～1mm。另外，在隔离腔的电解液内可以添加用于改善含锂金属体界面稳定性和/或抑制锂枝晶生长的添加剂，添加剂可以为比锂离子还原电位更低的金属阳离子，该金属阳离子可以包括碱金属离子cs+、rb+等；或者，添加剂可以为有机添加剂，该有机添加剂可以包括小分子类添加剂或聚合物类添加剂，小分子类添加剂可以包括氟代碳酸乙烯酯(fec)、碳酸亚乙烯酯(vc)和亚硫酸乙二醇酯(es)等，聚合物类添加剂可以包括聚乙烯基吡咯烷酮(pvp)、聚丙烯腈(pan)和聚氧化乙烯(peo)等；或者，添加剂可以为离子液体，该离子液体中的离子可以包括咪唑类、吡咯类、吡啶类、季胺类等阳离子和六氟磷酸、氟硼酸、磺酸及其衍生物等阴离子。或者，该保护层可以为多孔绝缘隔离层，多孔绝缘隔离层的厚度例如可以为0.005mm～1mm，多孔绝缘隔离层的材料可以为电子不导电的聚合物材料和/或电子不导电的无机非金属材料。电子不导电的聚合物材料可以为聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯等中的一种或几种，电子不导电的无机非金属材料可以为玻璃纤维无纺布、合成纤维无纺布、陶瓷纤维纸等中的一种或几种。

为了避免由于放电负极腔内的第二含锂金属体与第二隔离层之间的间隙增大所导致的极化内阻增加，在放电负极腔内设置了弹性体，弹性体位于第二含锂金属体的不与第二隔离层接触的一侧。弹性体在电池放电之前处于压缩状态并随着放电过程的逐步进行而逐渐回弹，通过弹性体对第二含锂金属体施加压力从而避免了第二含锂金属体与第二隔离层之间产生间隙。弹性体具有良好的弹性，其距离变化范围可以为0.5mm～100mm。弹性体可以是由弹性材料制成的弹性支撑体，弹性支撑体包括热塑性弹性体和热固性弹性体，热塑性弹性体可以包括聚烯烃、改性聚氨酯、聚苯乙烯和聚酰胺等，热固性弹性体可以包括丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、三元乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶和耐腐蚀硅橡胶等。或者，弹性体可以为弹簧，弹簧的材料可以为耐电解液腐蚀的金属材料或非金属材料，金属材料可以包括不锈钢、铜、镍、钛等和以上金属材料制成的合金材料，非金属材料可以包括树脂、橡胶和塑料等。

在正极腔中设有正极集流层，正极集流层可以为厚度为1μm～2000μm、优选为0.05μm～1000μm的电子导电层。正极集流层优选为具有通孔结构的电子导电层，孔径可以为0.01μm～2000μm、优选为10μm～1000μm，通孔孔隙率可以为10％～90％。正极集流层可以为导电金属层，导电金属层为金属网、金属丝编织网、多孔金属板或多孔金属箔，网孔可以为方形、菱形、长方形或多边形等；或者，导电金属层为具有通孔结构的泡沫金属网；或者，导电金属层为金属板或金属箔，导电金属层的材料可以为不锈钢、铝或银等。或者，正极集流层可以为碳纤维导电布、金属丝与有机纤维丝混合的导电布，金属丝的材料可以为铝、合金铝、不锈钢或银等，有机纤维丝可以包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯等中的一种或几种。或者，正极集流层为表面涂覆导电涂层或镀有金属薄膜的金属导电层、导电布、无机非金属材料、多孔有机材料，导电涂层为导电剂与粘结剂的混合物或者导电涂层为导电剂、正极活性材料与粘结剂的混合物，混合的方式为粘接、喷涂、蒸镀或机械压合，多孔有机材料包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯，无机非金属材料包括玻璃纤维无纺布、陶瓷纤维纸，导电剂为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳、金属导电颗粒和金属导电纤维中的一种或几种，金属导电颗粒或者金属导电纤维的材料可以为铝、不锈钢或银等，粘结剂可以为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚腈、聚丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠和改性聚烯烃中的一种或几种。或者，正极集流层为上述任意两种或几种所组成的组合体。在正极集流层上连接有正极极耳。

在充电负极腔和放电负极腔中可设有负极集流层，负极集流层可以为厚度为1μm～2000μm、优选为0.05μm～1000μm的电子导电层，负极集流层优选为具有通孔结构的电子导电层，孔径可以为0.01μm～2000μm、优选为10μm～1000μm，通孔孔隙率可以为10％～90％。负极集流层可以为导电金属层，导电金属层可以为金属网、金属丝编织网、多孔金属板或多孔金属箔，网孔可以为方形、菱形、长方形或多边形等；或者，导电金属层可以为具有多孔结构的多孔泡沫金属层；或者，导电金属层可以为金属板或金属箔，导电金属层的材料可以为不锈钢、镍、钛、锡、镀锡铜或镀镍铜等。或者，负极集流层可以为碳纤维导电布、金属丝与有机纤维丝混合的导电布，金属丝的材料可以为不锈钢、镍、钛、锡、镀锡铜或镀镍铜等；有机纤维丝包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯中的一种或几种。或者，负极集流层可以为表面涂覆导电涂层或镀有金属薄膜的金属导电层、导电布、无机非金属材料、多孔有机材料，导电涂层可以为导电剂与粘结剂或导电剂、负极可嵌锂材料与粘结剂的复合物，复合的方式可以为粘接、喷涂、蒸镀或机械压合等，多孔有机材料可以包括天然棉麻、涤纶、芳纶、尼龙、丙纶、聚乙烯及聚四氟乙烯等，无机非金属材料可以包括玻璃纤维无纺布和陶瓷纤维纸等，导电薄膜的材料可以为不锈钢、镍、钛、锡、镀锡铜或镀镍铜等，导电剂可以为碳黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳、金属导电颗粒和金属导电纤维中的一种或几种，金属导电颗粒或者金属导电纤维的材料可以为铝、不锈钢或银等，粘结剂可以为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚腈、聚丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠和改性聚烯烃中的一种或几种。或者，负极集流层可以为上述任意两种或多种的组合。负极极耳可以连接于负极集流层和/或含锂金属体。

隔离层的材料可以为电子不导电的多孔聚合物材料；或者，隔离层的材料可以为电子不导电的无机非金属材料与有机聚合物复合的多孔材料；或者，隔离层的材料可以为电子不导电的聚合物基体、液体有机增塑剂和锂盐三部分复合构成的凝胶聚合物电解质复合材料；或者，隔离层的材料可以为在电子不导电的多孔聚合物材料的孔隙内或在无机非金属材料与有机聚合物复合的多孔材料的孔隙内浸渍有离子导电的电解液或聚合物胶体材料，等等。

锂浆料电池系统的正极腔、充电负极腔和放电负极腔可以设置于同一反应器壳体内，正极腔位于充电负极腔与放电负极腔之间。在该情况下，在正极腔与充电负极腔之间完成电池的充电过程，在正极腔与放电负极腔之间完成电池的放电过程。充电过程和放电过程共用同一正极腔，但是使用不同的负极腔。因使用不同的负极腔，所以充电负极腔和放电负极腔内的负极活性材料以及结构都可以不受到彼此影响、相互独立。当电池充电时，将正极腔所连接的正极极耳电连接于电源的负极，将充电负极腔所连接的负极极耳电连接于电源的正极；当电池放电时，将正极腔所连接的正极极耳电连接于负载的正极，将放电负极腔所连接的负极极耳电连接于负载的负极。通过这种锂浆料电池系统，在针对充电负极腔和放电负极腔分别进行结构设计的情况下可以确保系统的安全性能，并且该电池系统的结构紧凑，而且还避免了因电极浆料流动而额外所需的驱动设备并降低了系统的能耗。

另外，根据本发明的锂浆料电池系统可以将充电过程与放电过程完全独立。具体地讲，在充电反应器壳体内设置充电正极腔和充电负极腔，在放电反应器壳体内设置放电正极腔和放电负极腔。其中，充电正极腔用以容置已嵌锂的正极浆料并且放电正极腔用以容置已脱锂的正极浆料。在该情况下，在设有充电正极腔与充电负极腔的充电反应器内完成电池充电，而在设有放电正极腔与放电负极腔的放电反应器内完成电池放电，充电反应器与放电反应器相互独立，充电过程与放电过程可以不受时间和地点限制，同时或非同时进行，同地或异地进行。这种锂浆料电池系统不但可以确保电池系统安全性，而且还具有非常大的操作运行灵活性。充电正极腔与放电正极腔内的正极浆料可以通过管路直接连通或者通过独立的存储装置实现正极浆料的异地运输。

其中，在充电正极腔与放电正极腔之间可以设有第一输送管路和第二输送管路，第一输送管路用以将充电正极腔中的已脱锂的正极浆料输送至放电正极腔中，第二输送管路用以将放电正极腔中的已嵌锂的正极浆料输送至充电正极腔中。第一输送管路和第二输送管路可以与充电正极腔和放电正极腔固定连接，或者第一输送管路和第二输送管路可以通过接口与充电正极腔和放电正极腔实现连接及断开。另外，在第一输送管路中可以设有第一正极浆料存储装置，第一正极浆料存储装置用以存储在充电正极腔中已脱锂的正极浆料，并且在第二输送管路中可以设有第二正极浆料存储装置，第二正极浆料存储装置用以存储在放电正极腔中已嵌锂的正极浆料。通过第一正极浆料存储装置和第二正极浆料存储装置，已脱锂或已嵌锂的正极浆料可以存储在存储装置中，而无需直接进入反应器中，这样可以不必影响充电反应器或放电反应器中正在进行的反应过程，从而使得充电过程和放电过程彼此独立、不会相互影响。

其中，锂浆料电池系统可以包括已脱锂正极浆料存储装置和已嵌锂正极浆料存储装置，已脱锂正极浆料存储装置能够通过接口与充电正极腔流体连通或断开并且通过驱动装置能够将充电正极腔中的已脱锂的正极浆料输送至已脱锂正极浆料存储装置中，并且已脱锂正极浆料存储装置能够通过接口与放电正极腔流体连通或断开并且通过驱动装置能够将已脱锂正极浆料存储装置中的已脱锂的正极浆料输送至放电正极腔中；已嵌锂正极浆料存储装置能够通过接口与放电正极腔流体连通或断开并且通过驱动装置能够将放电正极腔中的已嵌锂的正极浆料输送至已嵌锂正极浆料存储装置中，并且已嵌锂正极浆料存储装置能够通过接口与充电正极腔流体连通或断开并且通过驱动装置能够将已嵌锂正极浆料存储装置中的已嵌锂的正极浆料输送至充电正极腔中。通过独立的已脱锂正极浆料存储装置和已嵌锂正极浆料存储装置，可以实现在异地分别进行锂浆料电池的充电和放电。

本发明的优势在于：

1)灵活性：充电反应器与放电反应器相互独立的结构设计使电池具有更高的使用灵活性。

2)能量密度：选用例如锂金属的含锂金属体为负极，能够提供较高的能量密度。

3)安全性：在充电反应器和放电器中分别针对负极不同的反应特点进行结构设计，避免了锂枝晶生长带来的安全性问题。

附图说明

图1为根据本发明第一实施方式的锂浆料电池系统的示意图；

图2为根据本发明第二实施方式的锂浆料电池系统的示意图；

图3为根据本发明第三实施方式的锂浆料电池系统的示意图。

附图标记列表

1—反应器壳体

101—充电反应器壳体

102—放电反应器壳体

2—正极腔

201—充电正极腔

202—放电正极腔

3—正极集流层

301—第一正极集流层

302—第二正极集流层

4—正极极耳

401—第一正极极耳

402—第二正极极耳

501—充电负极腔

502—放电负极腔

601—第一负极集流层

602—第二负极集流层

701—第一含锂金属体

702—第二含锂金属体

801—第一负极极耳

802—第二负极极耳

901—第一隔离层

902—第二隔离层

10—保护层

11—弹性体

1201—第一输送管路

1202—第二输送管路

1301—第一正极浆料存储装置

1302—第二正极浆料存储装置

1401—充电反应器接口

1402—放电反应器接口

1501—已脱锂正极浆料存储装置

1502—已嵌锂正极浆料存储装置

具体实施方式

下面将结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。

图1为根据本发明第一实施方式的锂浆料电池系统的示意图。锂浆料电池系统包括：反应器壳体1、正极腔2、正极集流层3、正极极耳4、充电负极腔501、放电负极腔502、第一含锂金属体701、第一负极极耳801、第一隔离层901、保护层10、第二含锂金属体702、第二负极极耳802、第二隔离层902和弹性体11。其中，正极腔2位于反应器壳体1内的中部，正极腔2与充电负极腔501通过第一隔离层901分隔，正极腔2与放电负极腔502通过第二隔离层902分隔。在正极腔2中设置有正极浆料和正极集流层3，正极极耳4电连接于正极集流层3。在充电负极腔501中设置有第一含锂金属体701和保护层10，保护层10为充满电解液的隔离腔，隔离腔的高度h为0.5mm，第一含锂金属体701的厚度为1.5mm，第一负极极耳801电连接于第一含锂金属体701。在放电负极腔502中设置有第二含锂金属体702和弹性体11，弹性体11是初始状态为压缩态的橡胶，第二含锂金属体702的厚度为50mm，第二负极极耳802电连接于第二含锂金属体702。

在电池充电过程中，正极极耳4电连接于电源的负极，第一负极极耳801电连接于电源的正极，正极浆料的正极活性材料中的锂离子嵌入到第一含锂金属体701中，保护层10可以避免第一含锂金属体701上生成的锂枝晶刺破第一隔离层901，充电后的正极活性材料处于已脱锂状态。在电池放电过程中，正极极耳4电连接于负载的正极，第二负极极耳802电连接于负载的负极，第二含锂金属体702中的锂离子嵌入到正极浆料的正极活性材料中，弹性体11可以随着第二含锂金属体702的厚度减薄逐渐回弹并持续推动第二含锂金属体702紧靠第二隔离层902，放电后的正极活性材料处于已嵌锂状态。

图2为根据本发明第二实施方式的锂浆料电池系统的示意图。锂浆料电池系统包括：充电反应器壳体101、充电正极腔201、第一正极集流层301、第一正极极耳401、充电负极腔501、第一负极集流层601、第一含锂金属体701、第一负极极耳801、第一隔离层901、保护层10、放电反应器壳体102、放电正极腔202、第二正极集流层302、第二正极极耳402、放电负极腔502、第二负极集流层602、第二含锂金属体702、第二负极极耳802、第二隔离层902、弹性体11、第一输送管路1201、第二输送管路1202、第一正极浆料存储装置1301和第二正极浆料存储装置1302。其中，充电正极腔201和充电负极腔501设置于充电反应器壳体101内并通过第一隔离层901分隔，在充电正极腔201中设置有已嵌锂的正极浆料和第一正极集流层301，第一正极极耳401电连接于第一正极集流层301，在充电负极腔501中设置有第一含锂金属体701和保护层10，保护层10为1mm厚的多孔绝缘隔离层，第一含锂金属体701的厚度为0.5mm，第一负极极耳801电连接于第一负极集流层601。放电正极腔202和放电负极腔502设置于放电反应器壳体102内并通过第二隔离层902分隔，在放电正极腔202中设置有已脱锂的正极浆料和第二正极集流层302，第二正极极耳402电连接于第二正极集流层302，在放电负极腔502中设置有第二含锂金属体702和弹性体11，弹性体11是初始状态为压缩态的不锈钢弹簧，第二含锂金属体702的厚度为80mm，第二负极极耳802电连接于第二负极集流层602。

在充电反应器中，第一正极极耳401电连接于电源的负极，第一负极极耳801电连接于电源的正极，已嵌锂正极浆料的正极活性材料中的锂离子嵌入到第一含锂金属体701中，充电后的正极活性材料处于已脱锂状态。将已脱锂正极浆料经由第一输送管路1201输送至第一正极浆料存储装置1301，并进而输送至放电正极腔202。在放电反应器中，第二正极极耳402电连接于负载的正极，第二负极极耳802电连接于负载的负极，第二含锂金属体702中的锂离子嵌入到已脱锂正极浆料的正极活性材料中，放电后的正极活性材料处于已嵌锂状态。将已嵌锂正极浆料经由第二输送管路1202输送至第二正极浆料存储装置1302，并进而输送至充电正极腔201。

图3为根据本发明第三实施方式的锂浆料电池系统的示意图。锂浆料电池系统包括：充电反应器壳体101、充电正极腔201、第一正极集流层301、第一正极极耳401、充电负极腔501、第一负极集流层601、第一含锂金属体701、第一负极极耳801、第一隔离层901、保护层10、充电反应器接口1401、放电反应器壳体102、放电正极腔202、第二正极集流层302、第二正极极耳402、放电负极腔502、第二负极集流层602、第二含锂金属体702、第二负极极耳802、第二隔离层902、弹性体11、放电反应器接口1402、已脱锂正极浆料存储装置1501和已嵌锂正极浆料存储装置1502。其中，充电正极腔201和充电负极腔501设置于充电反应器壳体101内并通过第一隔离层901分隔，在充电正极腔201中设置有已嵌锂的正极浆料和第一正极集流层301，第一正极极耳401电连接于第一正极集流层301，在充电负极腔501中设置有第一含锂金属体701和保护层10，保护层10是高度为0.1mm的隔离腔，隔离腔中充满电解液并在电解液中添加有碱金属离子cs+，第一含锂金属体的厚度为2mm，第一负极极耳801电连接于第一负极集流层601。放电正极腔202和放电负极腔502设置于放电反应器壳体102内并通过第二隔离层902分隔，在放电正极腔202中设置有已脱锂的正极浆料和第二正极集流层302，第二正极极耳402电连接于第二正极集流层302，在放电负极腔502中设置有第二含锂金属体702和弹性体11，弹性体11是初始状态为压缩态的聚烯烃弹性体，第二含锂金属体702的厚度为50mm，第二负极极耳802电连接于第二负极集流层602。

在充电反应器中，第一正极极耳401电连接于电源的负极，第一负极极耳801电连接于电源的正极，已嵌锂正极浆料的正极活性材料中的锂离子嵌入到第一含锂金属体中，充电后的正极活性材料处于已脱锂状态。将已脱锂正极浆料存储装置1501的接口与充电反应器接口1401对接，将已脱锂正极浆料输送至已脱锂正极浆料存储装置1501中，之后将接口断开并密封。存储有已脱锂正极浆料的已脱锂正极浆料存储装置1501的接口可与放电反应器接口1402对接，从而将已脱锂正极浆料输送至放电正极腔202中。在放电反应器中，第二正极极耳402电连接于负载的正极，第二负极极耳802电连接于负载的负极，第二含锂金属体702中的锂离子嵌入到已脱锂正极浆料的正极活性材料中，放电后的正极活性材料处于已嵌锂状态。将已嵌锂正极浆料存储装置1502的接口与放电反应器接口1402对接，将已嵌锂正极浆料输送至已嵌锂正极浆料存储装置1502中，之后将接口断开并密封。存储有已嵌锂正极浆料的已嵌锂正极浆料存储装置1502的接口可与充电反应器接口1401对接，从而将已嵌锂正极浆料输送至充电正极腔201中。

本发明具体实施例并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。