本实用新型涉及电池领域，特别涉及一种液态金属电池及其密封绝缘装置。
背景技术：
目前，风力和光伏等发电技术由于清洁无污染、可再生等优点受到广泛关注，但是由于风力、太阳能等的强弱变化造成其发电技术存在不连续及稳定性差，使其在并网推广使用时受到极大限制。但是通过储能电池的储能以及输出能够实现稳定发电从而减少上述新型发电技术对电网的冲击，使得电能利用率大大提高。因此发展对风能、太阳能等能量储存并平稳输出的大规模储能技术成为电化学储能领域重要任务。
目前主要的储能技术有机械储能和化学储能等。其中物理储能主要存在有抽水储能和压缩空气储能等；化学储能主要有铅酸电池、锂离子电池、全钒液流电池、钠硫电池、超级电容器和锂空气电池等。其中化学储能由于其能量转换效率高、成本相对较低而受到研究者的广泛关注。但是在大规模电网储能应用中，这些电池具有电池成本过高、安全性差等问题。比如说铅酸电池由于其正极活性材料二氧化铅在充放电过程中易于脱落导致其循环寿命较短，而全钒液流电池的原材料由于钒具有很高的毒性且资源有限而受到限制，锂离子电池在大规模储能中具有良好的性能，但是其生产成本过高。因而开发出满足成本低、循环寿命长、安全性好以及原材料丰富等特点，而且适合风能、太阳能稳定储能、调节电网平衡的大规模电网储能技术显得迫不及待。
近些年来，液态金属电池也逐渐走进人们生活，这种电池的优点包括：廉价的金属组成正负极，无机盐作为电解质，在200～700℃的工作温度下液态的正负极材料、熔融电解质由于彼此间的密度不同以及不相容性而自动分层为自下而上存在的正极、电解质和负极。这种电池具有库伦效率高、倍率性能好、循环寿命长、成本低廉等优点，适用于解决风力、太阳能等发电并网储能。
但是，液态金属电池在运行时也有其缺陷，由于电池在高温下工作，因此对密封的要求也较高，如果密封不好会导致电池内部电极材料和电解质盐变质而导致电池失效，同时正负极材料以及电解质盐对正负极绝缘材料的腐蚀速率非常快，也会导致电池的寿命大大降低。
因此，如何提供一种密封性和耐腐蚀性均较好的、可用于液态金属电池的，并能有效延长液态金属电池的循环使用寿命的密封绝缘装置，以及包括此密封绝缘装置的液态金属电池，成了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现要素：
基于现有技术的不足，本实用新型要解决的问题是：如何提供一种密封性和耐腐蚀性均较好的、可用于液态金属电池的，并能有效延长液态金属电池的循环使用寿命的密封绝缘装置，以及包括此密封绝缘装置的液态金属电池。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种密封绝缘装置，包括顶盖，所述顶盖上设有多个正极接头和至少一个负极接头，所述正极接头与所述负极接头绝缘设置；所述顶盖中部设有通孔，所述负极接头设置于所述通孔内，所述负极接头与所述顶盖间设有多个绝缘部；多个所述正极接头均匀分布于所述负极接头的外围，且其一端与所述顶盖固定连接；所述绝缘部与所述顶盖及负极接头之间均设有密封件。此结构的密封绝缘装置，用于液态金属电池上时，由于负极接头与顶盖间设置多个绝缘部，绝缘部及负极之间均设有密封件，与现有结构的密封绝缘装置相比，其密封效果和绝缘效果均更为出色，能有效延长液态金属电池的循环使用寿命。
作为本实用新型一种密封绝缘装置在一方面的改进，所述负极接头包括负极引出棒，所述负极引出棒的两端之间设有环状板，所述环状板垂直于所述负极引出棒设置。
作为本实用新型一种密封绝缘装置在一方面的改进，所述绝缘部包括套设于所述负极引出棒上的第一绝缘部，所述第一绝缘部设置于所述环状板与所述顶盖之间。
作为本实用新型一种密封绝缘装置在一方面的改进，所述第一绝缘部的中部设有凹陷部，所述环状板收容于所述凹陷部内。
作为本实用新型一种密封绝缘装置在一方面的改进，所述密封绝缘装置还包括压板，所述压板套设于所述负极引出棒上，并与所述负极引出棒绝缘，所述压板的外围设有多个用于连接正极接头的连接部。
作为本实用新型一种密封绝缘装置在一方面的改进，所述绝缘部还包括套设于所述负极引出棒上的第二绝缘部，所述第二绝缘部设置于所述环状板与所述压板之间，且其部分置于所述凹陷部内。
作为本实用新型一种密封绝缘装置在一方面的改进，所述第一绝缘部和第二绝缘部的材质为陶瓷、无机盐、胶粘剂等其中的一种或一种以上。
作为本实用新型一种密封绝缘装置在一方面的改进，所述陶瓷为氧化锆、氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅等结构陶瓷其中的一种或多种；所述无机盐为氟化锂、氯化锂、溴化锂、碘化锂、碘化锂、氯化钾、氯化钙、氯化钠等卤化物盐中的一种；所述无机盐的前处理过程包括在Ar、N2及惰性气氛下，在0℃～1000℃保温0～24小时；所述胶粘剂为丙烯酸、环氧、聚氨酯、氧化铜、氧化铝中的一种或者一种以上。
作为本实用新型一种密封绝缘装置在一方面的改进，所述胶粘剂的成分包括两种时，其比例范围为(0.1：2)～(2：0.1)；所述胶粘剂的预处理温度介于40～800℃。
作为本实用新型一种密封绝缘装置在一方面的改进，所述密封件包括第一密封圈，所述第一密封圈设置于所述第一绝缘部与所述顶盖之间。
作为本实用新型一种密封绝缘装置在一方面的改进，所述密封件包括第二密封圈，所述第二密封圈设置于所述环状板与所述第一绝缘部之间。
另一方面，本实用新型还提出一种液态金属电池，包括壳体和设置于壳体端部的密封绝缘装置，所述壳体和密封绝缘装置围合成密闭空腔，所述密封绝缘装置为如上任一项所述的密封绝缘装置。
作为本实用新型一种密封绝缘装置在一方面的改进，所述壳体内还设有导电坩埚，所述顶盖的下部抵持于所述导电坩埚的上端，所述顶盖的端部抵持于所述壳体的顶部内侧。
作为本实用新型一种密封绝缘装置在一方面的改进，所述导电坩埚内还设有电解质、正极和负极，所述负极还包括负极集流体，所述负极引出棒的下端插设于所述负极上。
作为本实用新型一种密封绝缘装置在一方面的改进，所述负极集流体的材质为多孔泡沫金属；所述正极的材质为碱或碱土金属合金；所述负极的材质为碱金属、镁，或者镁与钙的金属合金；所述电解质为低熔点无机盐混合物，或者低熔点无机盐混合物和陶瓷粉末的共混物。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1为本实用新型一种液态金属电池的剖面示意图。
1壳体 2导电坩埚 3正极
4电解质 5负极 6负极引出棒
7顶盖 8第一绝缘部 9第二绝缘部
10第一密封圈 11第二密封圈 12第一垫片
13第二垫片 14螺帽 15压板
16环状板
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
本实用新型实施例如下，如图1所示的密封绝缘装置，包括顶盖7，顶盖7上设有多个正极接头和至少一个负极接头，并且，正极接头与负极接头之间绝缘设置。更为具体地，顶盖7的中部设有一个通孔，负极接头设置于通孔内，多个正极接头则均匀地分布于负极接头的外围，正极接头的下端与顶盖7的上表面固定连接，或为一体式结构。同时，为防止顶盖7与负极接头短路，负极接头与顶盖7之间还设有多个绝缘部。为提高密封绝缘装置的密封效果，绝缘部与负极接头之间均设置一个或多个密封件。此结构的密封绝缘装置，用于液态金属电池上时，由于负极接头与顶盖7间设置多个绝缘部，绝缘部及负极5之间均设有密封件，与现有结构的密封绝缘装置相比，其密封效果和绝缘效果均更为出色，能有效延长液态金属电池的循环使用寿命。
在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图1所示，负极接头包括负极引出棒6，负极引出棒6竖直设置，负极引出棒6的两端之间还设有环状板16，环状板16垂直负极引出棒6的中心线设置。需要说明的是，环状板16与负极引出棒6之间可以为焊接式固定连接，还可以为一体铸造成型结构，在此不作具体限定。
在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图1所示，对于绝缘部，具体包括套设于负极引出棒6上的第一绝缘部8，更为具体地，第一绝缘部8设置于负极引出棒6的下部，即环状板16以下，置于环状板16与顶盖7之间。
在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图1所示，第一绝缘部8的中部设有凹陷部，类似于圆形餐碟结构，中部下凹，碟口向外伸展，并抵持于正极接头上，环状板16则全部收容于凹陷部内。
在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图1所示，密封绝缘装置还包括压板15，压板15套设于负极引出棒6的上部，即环状板16之上，同时，由于压板15的外围还设有多个用于连接正极接头的连接部，因此，为防止正极3与负极5接触，压板15与负极引出棒6之间绝缘设置。需要说明的是，连接部具体可包括设置于压板15上多个连接孔，连接孔均匀分布于外围，连接孔内设有连接件，通过连接件把压板15可拆卸地固定设置于正极接头上，连接件优选为螺栓、螺帽14或螺丝，此外，为增加连接的可靠性，防止连接件松脱，连接件与压板15之间还可设置第一垫片12和第二垫片13，第一垫片12和第二垫片13重叠设置。
在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图1所示，绝缘部还包括套设于负极引出棒6上的第二绝缘部9，更为具体地，第二绝缘部9设置于环状板16与压板15之间，并且，第二绝缘部9的下部置于凹陷部内，压板15则套设于第二绝缘部9的上部。此设置方式，从结构上彻底阻断了压板15与负极引出棒6的物理接触，有效降低了短路发生的可能性。
在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，对于第一绝缘部8和第二绝缘部9的材质，优选两者的材质相同，且为陶瓷、无机盐、胶粘剂等其中的一种或一种以上。
在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，上述陶瓷，优选为氧化锆、氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅等结构陶瓷其中的一种或多种；上述无机盐，优选为氟化锂、氯化锂、溴化锂、碘化锂、碘化锂、氯化钾、氯化钙、氯化钠等卤化物盐中的一种，并且进行或不进行前处理，同时，无机盐的前处理过程包括在Ar、N2及其他惰性气氛下，在0℃～1000℃保温0～24小时；对于胶粘剂，优选为丙烯酸、环氧、聚氨酯、氧化铜、氧化铝等其中的一种或者一种以上。
在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，更进一步地，当胶粘剂的成分包括两种时，两种成分的比例范围为(0.1：2)～(2：0.1)；并且，胶粘剂的预处理温度介于40～800℃。
在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图1中所示，对于密封件，具体包括第一密封圈10、第一密封圈10设置于所述第一绝缘部8与顶盖7之间。更为具体地，压板15的上表面开设有第一密封槽，第一密封圈10设置于第一密封槽内。
在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图1所示，对于密封件，还包括第二密封圈11、第二密封圈11设置于环状板16与第一绝缘部8之间。更为具体地，环状板16的下表面上开设有第二密封槽，第二密封圈11设置于第二密封槽内。对于第一密封圈10和第二密封圈11，可以起到较好的密封作用，有效防止电解液等液体泄漏。此外，第一密封圈10的材质可以多种多样，优选为不锈钢，且其截面形状为圆环形。
另一方面，本实用新型还提出一种液态金属电池，包括侧面和底面封闭，顶部敞开设置的壳体1，以及设置于壳体1端部的密封绝缘装置，如图1所示，壳体1与密封绝缘装置围合成一个密封空腔，述密封绝缘装置具体为如上所述的述密封绝缘装置。
在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图1所示，壳体1内还设有导电坩埚2，密封绝缘装置的顶盖7的下部抵持于导电坩埚2的上端，顶盖7的端部则抵持于壳体1的顶部内侧，并通过焊接等连接方式把顶盖7和壳体1固定连接在一起，并形成一个完全密闭的空腔结构。
在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图1所示，导电坩埚2内还设有电解质4、正极3和负极5，负极5包括负极集流体，并且负极引出棒6的下端插设于负极5上，并通过负极引出棒6把电流引出壳体1外。
在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，对于负极集流体的材质，优选为多孔泡沫金属。对于正极3的材质，优选为碱或碱土金属合金；而对于负极5的材质，则优选为碱金属、镁，或者镁与钙的金属合金；对于电解质4，在一种实施例中，可以为低熔点无机盐混合物，在其它实施例中，还可以为低熔点无机盐混合物和陶瓷粉末的共混物。
此外，对于壳体1、负极引出棒6、顶盖7、压板15、第一垫片12、第二垫片13及螺帽14的材质均优选为不锈钢。
上述结构的液态金属电池，与现有结构的液态金属电池相比，其密封绝缘装置是液态金属电池长循环寿命的保证，密封绝缘装置在保持液态金属电池低成本的基础上，能够有效保证电池的密封性，同时，还能有效抑制液态金属电池内部电化学材料对正、负极之间绝缘部的腐蚀，进而防止正、负极由于短路而失效，同时防止液态金属电池密封失效，因此大大提高了液态金属电池的循环寿命。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。