储能电池及其制造方法技术

本发明专利技术涉及储能电池及其制造方法，其包括封闭的外壳，外壳内为真空或充有保护气体，外壳内部设置有电池单体或电池堆；电池单体包括负极容器和正极容器，负极容器为β-氧化铝材质或钠超离子导体材质的容器，负极容器内设置有钠和负极导线；正极容器为钼材质的容器，正极容器内设置有锌、氯化钠-氯化锌混合物和正极导线；负极容器底部与氯化钠-氯化锌混合物接触；还包括从外壳引出的负极总线和正极总线。制造方法包括制造盒体、放置电解质和活性物质，连接电极等工序。本储能电池采用熔融的氯化钠、氯化锌盐作为电解质，以金属钠、锌作为电极活性物质，其具有原料资源丰富，过电位小，能量转换效率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
储能电池及其制造方法
本专利技术涉及大功率大容量的储能电池，具体的是一种基于熔盐和液态金属的储能电池，及其制造方法。
技术介绍
生产生活用电都具有用电高峰和用电低谷，这导致电网需要专门的电力储能设施来缓冲用电峰谷冲击。而太阳能、风能等新型能源发电，由于每天的早晚输出功率具有极大差异，也需要设置专门的电力储能设施对电能缓冲后才能上电网供居民使用。目前大功率大容量储能电池主要有铅酸电池、锂离子电池和液态钒电解质氧化还原电池等几个方向。其中铅酸电池价格低廉、但重量大，在固定式电池领域比较适用；锂离子电池充放电速度较快，比能量大，但其价格昂贵且资源总量有限；液态钒电解质氧化还原电池可以根据需要自由设计成不同容量和功率的电池堆，但同样面临高成本，以及钒资源有限等问题，难以大规模应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是：提供一种储能电池，其具有原料资源丰富，过电位小，能量转换效率高的优点，是一种很好的储能电池备选方案。本专利技术所要解决的第二个技术问题是：提供一种上述储能电池的制造方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：储能电池，包括封闭的外壳，所述外壳内为真空或充有保护气体，外壳内部设置有至少一个电池单体或至少一组由所述电池单体电连接形成的电池堆；所述电池单体包括负极容器和正极容器，所述负极容器为β-氧化铝材质或钠超离子导体材质的容器，负极容器内设置有钠和负极导线，所述负极导线一端连接负极容器底，且被钠包裹住，所述负极导线另一端为电池负极；所述正极容器为钼材质的容器，正极容器内设置有锌、氯化钠-氯化锌混合物，所述锌位于正极容器底部，氯化钠-氯化锌混合物位于锌上部，正极容器容器底的上表面和下表面均连接设置有正极导线，所述氯化钠-氯化锌混合物和锌包裹住正极容器容器底上表面的正极导线，正极容器容器底下表面的正极导线为电池正极；所述负极容器底部与所述氯化钠-氯化锌混合物接触；还包括负极总线和正极总线，所述负极总线连接所述电池单体的负极或所述电池堆的负极，并从外壳引出；所述正极总线连接所述电池单体的正极或所述电池堆的正极，并从外壳引出；负极总线和正极总线从外壳引出的位置均设置有密封部件。进一步的，所述钠、锌、氯化钠-氯化锌混合物均为熔融的液体状态。进一步的，所述负极导线、正极导线、负极总线和正极总线是钼材质或者钨材质的导线。进一步的，所述外壳内充有氩气。进一步的，所述外壳设置有气阀门。进一步的，还包括设置在外壳内的支架，所述支架内壁设置有多个卡口台阶，所述电池单体或电池堆通过卡口台阶卡紧在支架内。储能电池制造方法，包括顺序进行的如下步骤：A、在负极容器内设置钠和负极导线，所述负极导线一端连接负极容器底，另一端为电池负极，所述负极容器为β-氧化铝材质或钠超离子导体材质；在正极容器内设置锌、氯化钠和氯化锌，在正极容器容器底的上表面和下表面均连接设置正极导线，正极容器容器底下表面的正极导线为电池正极，所述正极容器为钼材质；B、将负极容器和正极容器堆叠连接形成电池单体，即是让所述负极容器底部与所述正极容器内的锌、氯化钠和氯化锌混合物接触；C、将至少一个电池单体或至少一组由所述电池单体电连接形成的电池堆设置在外壳中；用负极总线连接所述电池单体的负极或所述电池堆的负极，并从外壳引出；用正极总线连接述电池单体的正极或所述电池堆的正极，并从外壳引出；负极总线和正极总线从外壳引出的位置均采用密封部件进行密封；D、将外壳内部抽真空或者充入保护气体，然后将外壳密封。进一步的，所述步骤D之后还包括步骤E：对外壳及内部装置加热到430～480℃，使钠熔融并包裹住负极容器内的负极导线，使氯化钠、氯化锌和锌熔融并包裹住正极容器容器底的上表面的正极导线，且由于氯化钠、氯化锌与锌的密度不同而分层，其中氯化钠和氯化锌熔融形成的混合物位于锌上层，并且与负极容器底部接触。进一步的，所述步骤D中，采用向外壳充入惰性气体，具体方式是：外壳还设置有气阀门，开启气阀门，对外壳抽真空，然后向外壳内注入惰性气体，并且按照相同方法再完成至少一次对外壳抽真空和再向外壳内注入惰性气体的步骤；然后关闭气阀门。进一步的，所述负极导线、正极导线、负极总线和正极总线是采用钼材质或者钨材质的导线；所述步骤C中，还包括支架，所述支架内壁设置有多个卡口台阶，先将电池单体或电池堆通过卡口台阶卡紧在支架内，再将整个支架设置在外壳内。本专利技术的有益效果是：提供一种新型储能电池，以及该储能电池的制造方法。本储能电池采用熔融的氯化钠、氯化锌盐作为电解质，以金属钠、锌作为活性物质，其具有原料资源丰富，过电位小，能量转换效率高等优点。附图说明图1是本专利技术的储能电池一种实施例的示意图；图2是图1中电池单体的示意图；图中附图标记为：外壳1、气阀门11、支架12、卡口台阶121、电池单体2、负极容器21、钠211、负极导线213、正极容器22、锌221、氯化钠-氯化锌混合物222、正极导线223、负极总线231、正极总线232。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明：储能电池，包括封闭的外壳1，所述外壳1内为真空或充有保护气体，外壳1内部设置有至少一个电池单体2或至少一组由所述电池单体2电连接形成的电池堆；所述电池单体2包括负极容器21和正极容器22，所述负极容器21为β-氧化铝材质或钠超离子导体材质的容器，负极容器21内设置有钠211和负极导线213，所述负极导线213一端连接负极容器21底，且被钠211包裹住，所述负极导线213另一端为电池负极；所述正极容器22为钼材质的容器，正极容器22内设置有锌221、氯化钠-氯化锌混合物222，所述锌221位于正极容器22底部，氯化钠-氯化锌混合物222位于锌221上部，正极容器22容器底的上表面和下表面均连接设置有正极导线223，所述氯化钠-氯化锌混合物222和锌221包裹住正极容器22容器底上表面的正极导线223，正极容器22容器底下表面的正极导线223为电池正极；所述负极容器21底部与所述氯化钠-氯化锌混合物222接触；还包括负极总线231和正极总线232，所述负极总线231连接所述电池单体2的负极或所述电池堆的负极，并从外壳1引出；所述正极总线232连接所述电池单体2的正极或所述电池堆的正极，并从外壳1引出；负极总线231和正极总线232从外壳1引出的位置均设置有密封部件。如图1～2所示：本储能电池，其内部的电池单体需要在较高温度下才能实现电池功能，即是需要对电池进行加热使电池单体2中的钠211、氯化钠-氯化锌混合物222和锌221为熔融的液态。因此在储能电池外部设置封闭的外壳1，并且采取抽真空或充有保护气体的方式，例如外壳1内充有氩气，防止电池在高温状态下内部物质发生氧化或泄露。对外壳1抽真空或充入保护气体的方式，可以采用任何现有技术，例如可以是在真空环境中进行电池组装封闭，使外壳1内保持真空状态，也可以是在所述外壳1设置气阀门11，打开气阀门11后，抽去外壳1内的空气或注入保护气体，随后关闭气阀门11。外壳1内部可以是设置一个电池单体2或多个电池单体2，多个电池单体2可以各自分别从外壳1引出电极电线，即是一个外壳1内可以设置有多个独立功能的电池。优选的也可以是，将电池单体2采用串联、并联或者串联并联混合应用或连接有电子元器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
储能电池，其特征在于，包括封闭的外壳(1)，所述外壳(1)内为真空或充有保护气体，外壳(1)内部设置有至少一个电池单体(2)或至少一组由所述电池单体(2)电连接形成的电池堆；所述电池单体(2)包括负极容器(21)和正极容器(22)，所述负极容器(21)为β‑氧化铝材质或钠超离子导体材质的容器，负极容器(21)内设置有钠(211)和负极导线(213)，所述负极导线(213)一端连接负极容器(21)底，且被钠(211)包裹住，所述负极导线(213)另一端为电池负极；所述正极容器(22)为钼材质的容器，正极容器(22)内设置有锌(221)、氯化钠‑氯化锌混合物(222)，所述锌(221)位于正极容器(22)底部，氯化钠‑氯化锌混合物(222)位于锌(221)上部，正极容器(22)容器底的上表面和下表面均连接设置有正极导线(223)，所述氯化钠‑氯化锌混合物(222)和锌(221)包裹住正极容器(22)容器底上表面的正极导线(223)，正极容器(22)容器底下表面的正极导线(223)为电池正极；所述负极容器(21)底部与所述氯化钠‑氯化锌混合物(222)接触；还包括负极总线(231)和正极总线(232)，所述负极总线(231)连接所述电池单体(2)的负极或所述电池堆的负极，并从外壳(1)引出；所述正极总线(232)连接所述电池单体(2)的正极或所述电池堆的正极，并从外壳(1)引出；负极总线(231)和正极总线(232)从外壳(1)引出的位置均设置有密封部件。...

【技术特征摘要】
1.储能电池，其特征在于，包括封闭的外壳(1)，所述外壳(1)内为真空或充有保护气体，外壳(1)内部设置有至少一组由电池单体(2)电连接形成的电池堆；所述电池单体(2)包括负极容器(21)和正极容器(22)，所述负极容器(21)为β-氧化铝材质或钠超离子导体材质的容器，负极容器(21)内设置有钠(211)和负极导线(213)，所述负极导线(213)一端连接负极容器(21)底，且被钠(211)包裹住，所述负极导线(213)另一端为电池负极；所述正极容器(22)为钼材质的容器，正极容器(22)内设置有锌(221)、氯化钠-氯化锌混合物(222)，所述锌(221)位于正极容器(22)底部，氯化钠-氯化锌混合物(222)位于锌(221)上部，正极容器(22)容器底的上表面和下表面均连接设置有正极导线(223)，所述氯化钠-氯化锌混合物(222)和锌(221)包裹住正极容器(22)容器底上表面的正极导线(223)，正极容器(22)容器底下表面的正极导线(223)为电池正极；所述负极容器(21)底部与所述氯化钠-氯化锌混合物(222)接触；还包括负极总线(231)和正极总线(232)，所述负极总线(231)连接所述电池单体(2)的负极或所述电池堆的负极，并从外壳(1)引出；所述正极总线(232)连接所述电池单体(2)的正极或所述电池堆的正极，并从外壳(1)引出；负极总线(231)和正极总线(232)从外壳(1)引出的位置均设置有密封部件；还包括设置在外壳(1)内的支架(12)，所述支架(12)内壁设置有多个卡口台阶(121)，所述电池单体(2)或电池堆通过卡口台阶(121)卡紧在支架(12)内。2.如权利要求1所述的储能电池，其特征在于，所述钠(211)、锌(221)、氯化钠-氯化锌混合物(222)均为熔融的液体状态。3.如权利要求1所述的储能电池，其特征在于，所述负极导线(213)、正极导线(223)、负极总线(231)和正极总线(232)是钼材质或者钨材质的导线。4.如权利要求1所述的储能电池，其特征在于，所述外壳(1)内充有氩气。5.如权利要求1所述的储能电池，其特征在于，所述外壳(1)设置有气阀门(11)。6.储能电池制造方法，其特征在于，包括顺序进行的如下步骤：A、在负极容器(21)内设置钠(211)和负极导线(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王绍兰，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51