一种液态金属电池及其壳体的制作方法

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壳体。

背景技术：

当前世界能源呈现日益紧张的趋势，发展新的储能技术显得越来越重要，在诸多储能技术中，液态金属电池在兼容风电、光伏等间歇性能源时能很好地平衡电网波动，防止突发性断电，在大规模储能方面优势明显。

2006年，美国麻省理工学院(MIT)的Sadoway教授团队提出了“液态金属电池”的概念。液态金属电池由上下两层液态金属和中间的无机熔融盐电解质组成。电池的运行温度在300-700℃。在整个电池结构中，上层负极液态金属密度最小，下层正极液态金属密度最大，熔盐电解质层密度居中兼作电池的隔膜和电解质，由于液态金属与无机熔盐互不混溶，上述三层液态根据密度差自动分层。

由于液态金属中的正负极(尤其是负极)在液态下活性较高，容易对电池关键部件(绝缘材料、电池壳体等)进行腐蚀，因此高温条件下的腐蚀问题成为液态金属电池应用研究中的一大挑战。目前液态金属电池正极壳体一般采用金属，但高活性的电极材料极易与金属壳体发生合金化反应，随着反应的进行，正极材料沿着金属壳体内壁不断向上“攀爬”，形成“爬壁”现象，最终导致电池正极和负极接触而发生短路。

“一种液态金属电池装置及其装配方法”(申请号为201410350077.1)中介绍了在金属壳体内焊接金属网孔分隔器，意在阻止正极材料和负极材料之间发生短路。但网孔分隔器并不能从根本上隔绝电极材料与电池壳体之间的反应，因此对于抑制充放电过程中的“爬壁”反应效果甚微；“一种液态金属电池装置” (申请号为201420780918.8)中介绍了采用耐高温绝缘陶瓷作为电池外壳，首先陶瓷的导电性能较差，其次陶瓷的机械性能较差，易脆易断裂，尤其经过多次升降温后，陶瓷脆性加大，对于高温电池的运行存在较大安全隐患。

因此，如何提供一种导电性、导热性及安全性均较好，且结构较为简单的液态金属电池，成了本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种导电性、导热性及安全性均较好，且结构较为简单的液态金属电池。

本实用新型的解决方案是这样实现的：本实用新型提出一种液态金属电池，包括一端敞开设置的壳体，所述壳体包括底板和竖直设置于底板上的侧板，所述侧板包括第一侧板、第二侧板、第三侧板及第四侧板，所述第一侧板和第二侧板相对设置，所述第三侧板和第四侧板相对设置，所述第一侧板、第二侧板、第三侧板及第四侧板的内侧设有绝缘层。此结构的液态金属电池，由于其壳体内部设置有绝缘层，使得壳体的抗腐蚀性能得到有效提高，其导电性能和导热性能更为优异，液态金属电池的安全性也得到有效提高。

本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，合金、奥氏体不锈铁和铁素体不锈铁中的一种。

本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述第一侧板、第二侧板、第三侧板及第四侧板的厚度介于1-5mm。

本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述壳体内设有正极，所述正极的下端设置于所述底板上，其端部分别抵持于所述侧板上，所述侧板的厚度为3mm。

本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述绝缘层的下端与所述正极的端部接触，所述绝缘层的上端与所述侧板的上端平齐。此设置方式，由于绝缘层与正极的浸润性较差，高温环境下，若电池正极和绝缘层直接接触，在表面张力的作用下会导致正极上表面呈现中心突起的“拱形”，电池正负极间距离缩短，充放电过程中正负极易接触发生短路。因此在壳体内壁由正极上表面至壳体顶端制备一层连续、均匀且致密的绝缘层，使壳体具有优异的抗腐蚀性能、导电性能以及导热性能，能够有效提高液态金属电池运行的安全性。

本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述绝缘层的下端与所述正极的端部的距离为5mm，所述绝缘层的上端与所述侧板的上端平齐。此设置方式，由于绝缘层与正极的浸润性较差，为避免高温测试时电池正极出现“拱形”现象引起短路，因此仅在壳体内壁由正极上表面5mm处至壳体顶端制备一层连续、均匀且致密的绝缘层，由此得到的液态金属电池壳体具有更为优异的抗腐蚀性能和导电、导热性能，并且能够大大提高电池运行的安全性。

本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述绝缘层的材质为氧化锆、氧化镁、氧化铝、氮化铝或氮化硼中的一种或多种。

本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述绝缘层的厚度介于 0.05-1mm。

本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述壳体内还设有电解质和置于电解质中的负极，所述负极上还设有引出装置。

本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述壳体的数量为多个，且多个所述壳体堆叠设置。

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为本实用新型一种壳体的剖视示意图；

图2为本实用新型另一种壳体的剖视示意图。

附图标记对应关系为：

1壳体 2绝缘层 3正极

4电解质 5负极 6第一侧板

7第二侧板 8底板

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。

本实用新型实施例如下，提出一种液态金属电池，包括图1和图2所示的壳体1，壳体1的上端呈敞开设置，更为具体地，壳体1包括水平设置的底板8 以及竖直设置于底板8上的侧板，侧板具体包括相互拼接的第一侧板6、第二侧板7、第三侧板及第四侧板，第一侧板6和第二侧板7相对设置，第三侧板和第四侧板(图中未示出)相对设置，第一侧板6、第二侧板7、第三侧板及第四侧板的内侧设有绝缘层2。此结构的液态金属电池，由于其壳体1内部设置有绝缘层2，使得壳体1的抗腐蚀性能得到有效提高，其导电性能和导热性能更为优异，液态金属电池的安全性也得到有效提高。

在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，对于第一侧板6、第二侧板7、第三侧板及第四侧板的材质，优选为铜、铜合金、铝、铝合金、奥氏体不锈铁和铁素体不锈铁中的任何一种。

在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，第一侧板6、第二侧板7、第三侧板及第四侧板的厚度优选介于1-5mm。

在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图1和图2所示，壳体1内还设有正极3，正极3平铺于壳体1底部，并且，正极3的端部分别抵持于侧板的内侧，侧板的厚度优选为3mm。

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，绝缘层 2的下端与正极3的端部接触，而绝缘层2的下端则与侧板的上端平齐。此设置方式，由于绝缘层2与正极3的浸润性较差，高温环境下，若电池正极3和绝缘层2直接接触，在表面张力的作用下会导致正极3上表面呈现中心突起的“拱形”，电池正负极5间距离缩短，充放电过程中正负极5易接触发生短路。因此在壳体1内壁由正极3上表面至壳体1顶端制备一层连续、均匀且致密的绝缘层2，使壳体1具有优异的抗腐蚀性能、导电性能以及导热性能，能够有效提高液态金属电池运行的安全性。

在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图2所示，绝缘层 2的下端与正极3端部的距离为5mm，绝缘层2的上端与侧板的下端平齐。此设置方式，由于绝缘层2与正极3的浸润性较差，为避免高温测试时电池正极 3出现“拱形”现象引起短路，因此仅在壳体1内壁由正极3上表面5mm处至壳体1顶端制备一层连续、均匀且致密的绝缘层2，由此得到的液态金属电池壳体1具有更为优异的抗腐蚀性能和导电、导热性能，并且能够大大提高电池运行的安全性。

在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，对于绝缘层2的材质，优选为氧化锆、氧化镁、氧化铝、氮化铝或氮化硼中的一种或多种。

在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，而对于绝缘层2的厚度，优选介于0.05-1mm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和图2所示，壳体1内还设有电解质4和置于电解质4中的负极5，负极5上还设有引出装置，引出装置可以为引出棒等装置。

在上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，对于壳体1的数量，可以为任何可能的数量，当其数量为多个时，多个壳体1堆叠设置。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。