低成本金属电极制造技术

各个实施方案的系统和方法可以提供用于电化学电池的金属电极。在各个实施方案中，所述电极可以包含铁。各种方法可以实现在金属电极例如铁电极的生产中以低成本实现高表面积。极例如铁电极的生产中以低成本实现高表面积。极例如铁电极的生产中以低成本实现高表面积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低成本金属电极
[0001]相关申请
[0002]本申请要求美国临时专利申请第62/879,126号的优先权，该申请题目为“低成本金属电极”，提交日期为2019年7月26日；本申请还要求美国临时专利申请第63/021,566号的优先权，该申请题目为“低成本金属电极”，提交日期为2020年5月7日。这两件申请的全部内容都为所有目的以引用的方式并入本文。

技术介绍

[0003]能量存储技术在电网中发挥着越来越重要的作用；在最基本的层面上，这些能量存储资产提供精加工，以更好地匹配网格的发电和需求。能量存储设备执行的服务有利于跨越多个时间尺度(从毫秒到年)的电网。如今，存在可以支持从毫秒到小时的时间尺度的能量存储技术，但仍需要长持续时间和超长持续时间(总的来说，>8h)的能量存储系统。
[0004]本
技术介绍
部分旨在介绍本领域的多个方面，这些方面可能与本专利技术的实施方案有关。因此，本部分中的前述讨论提供了框架来用于更好地理解本专利技术，而不应被视为承认现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术公开了用于电化学电池的金属电极的材料、设计和制造方法。在各个实施方案中，所述电极包含铁。本专利技术描述了以低成本和高度简单、高度可扩展的制造方法获得高表面积的各种方法。
[0006]各个实施方案可以包括一种电池组，该电池组包括：第一电极；电解液(electrolyte)；和第二电极，其中，第一电极和第二电极中的至少一个包括原子化的金属粉末。
[0007]各个实施方案可以包括一种电池组，该电池组包括：第一电极；电解液；和第二电极，其中，第一电极和第二电极中的至少一个包括铁团聚体。
[0008]各个实施方案可以包括一种制造电极的方法，该方法包括：电化学生产金属粉末；以及将金属粉末制成电极。
附图说明
[0009]并入本文并构成本说明书的一部分的附图示出了权利要求的示例性实施方案，并且与上文给出的大致描述和下文给出的详细描述一起用于解释权利要求的特征。
[0010]图1示出示例性放电方法。
[0011]图2和图3示出被分成包含在较大容器中的水平层的电极的各个方面。
[0012]图4示出具有包含直接还原铁球团的电极的金属织物。
[0013]图5和图6示出示例性的多孔网状容器的各个方面。
[0014]图7示出示例性的背板。
[0015]图8示出紧固导轨，其也可以用作汇流条(bus bar)。
[0016]图9示出直接还原铁(DRI)弹珠床组合件。
[0017]图10示出由刚性侧壁组成的模块。
[0018]图11A和图11B示出了根据各个实施方案的紧固技术。
[0019]图12示出了包含在刚性铁电极容器组合件内的膨胀材料。
[0020]图13示出了热结合。
[0021]图14示出了球团的机械相互作用。
[0022]图15示出了球团床。
[0023]图16示出了示例性的集流体。
[0024]图17示出了机械加工的球团。
[0025]图18示出了放电产物分布。
[0026]图19是温度图。
[0027]图20示出了抽空孔的一种示例性方法。
[0028]图21示出了示例性的添加剂保持件构造。
[0029]图22示出了示例性的添加剂并入过程。
[0030]图23示出了电极形成过程。
[0031]图24
‑
图32示出了多种示例性系统，其中各个实施方案的一个或多个方面可以用作大容量能量存储系统的一部分。
具体实施方式
[0032]将参照附图详细描述各个实施方案。在可能的情况下，将在整个附图中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。对特定示例和实施方式的引用是出于说明性目的，并不旨在限制权利要求的范围。对本专利技术的实施方案的以下描述并不旨在将本专利技术限制于这些实施方案，而是为了使本领域的技术人员能够做出和使用本专利技术。除非另有说明，否则附图未按比例绘制。
[0033]在本文中，除非另有说明，否则室温为25℃。并且，标准温度和压力为25℃和1个大气压。除非另有明确说明，所有与温度、压力或两者相关的测试、测试结果、物理特性和数值均在标准环境温度和压力下提供。
[0034]通常，除非另有说明，否则本文使用的术语“约”和符号“～”意在涵盖
±
10％的方差或范围、与获得的标注值相关的实验或仪器误差，并且优选地为其中较大的。
[0035]在本文中，除非另有说明，否则本文中数值范围的叙述仅意在用作分别指代落入该范围内的每个单独的值的快捷方法。除非本文另有说明，否则在一个范围内的每个单独的值都并入说明书中，就如同它在本文中被单独引用一样。
[0036]在本文中，除非另有说明，否则术语％、重量％和质量％可互换使用，并且指的是第一组分的重量占总重量的百分比，所述总重量例如制剂、混合物、颗粒、球团、团聚体、材料、结构或产物的总重量。在本文中，除非另有说明，否则“体积％”和“％体积”和类似的此类术语是指第一组分的体积占总体积的百分比，所述总体积例如制剂、混合物、颗粒、球团、团聚体、材料、结构或产物的总体积。
[0037]提供以下示例来说明本专利技术的系统和方法的各个实施方案。这些实施方案是为了说明的目的，可以是预见性的，而不应被视为限制性的，并且不以其他方式限制本专利技术的范
围。
[0038]应注意的是，并不需要提供或解决作为本专利技术实施方案的主题或与本专利技术实施方案相关联的新颖性和开创性工艺、材料、性能或其他有益特征和特性的理论基础。然而，本说明书中提供了各种理论以进一步推进该领域的技术。本说明书中提出的理论，除非另有明确说明，否则绝不限制、限定或缩小所要求保护的专利技术提供的保护范围。这些理论很多不是使用本专利技术所必需或实践的。还应理解，本专利技术可能会引导新的和迄今为止未知的理论来解释本专利技术的方法、物品、材料、装置和系统的实施方案的功能特征；这些后来发展起来的理论不应限制本专利技术提供的保护范围。
[0039]本说明书中阐述的系统、设备、技术、方法、活动和操作的各个实施方案可以在多种其他活动和本文阐述的那些之外的其他领域使用。此外，例如，这些实施方案可以与未来可能开发的其他设备或活动一起使用；以及，与可以部分地根据本说明书的教导进行修改的现有的设备或活动一起使用。此外，本说明书中阐述的各个实施方案和示例可以全部或部分地与彼此一同使用，并且可以以不同的和多种的组合使用。因此，本说明书的各个实施方案中提供的配置可以与彼此一同使用。例如，根据本说明书的教导，具有A、A
’
和B的实施方案的组件和具有A”、C和D的实施方案的组件可以以各种组合与彼此一同使用，例如A、C、D、以及A、A”、C和D等。因此，本专利技术提供的保护范围不应限定于特定实施方案、示例或特定附图中的实施方案中阐述的特定实施方案、配置或布置。
[0040]在本文中，除非另有说明，否则术语比重，也称为表观密度，应给予本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电池组，包括：第一电极；电解液；和第二电极，其中所述第一电极和所述第二电极中的至少一个包含铁团聚体。2.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述电解液包含可溶性硫化物。3.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述第一电极和所述第二电极中的至少一个还包含固体硫化物。4.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述第一电极或所述第二电极中的至少一个受到压缩负载。5.根据权利要求4所述的电池，其中，所述压缩负载通过电流收集构件施加在所述第一电极或第二电极中的至少一个的一侧上。6.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述铁团聚体包括磁铁矿、赤铁矿或方铁矿中的至少一种。7.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述电解液包含腐蚀抑制剂。8.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述铁团聚体具有的平均长度范围为从约50μm至约50mm。9.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述铁团聚体具有的平均内部孔隙率范围按体积计为从约10％至约90％。10.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述铁团聚体具有的平均比表面积范围为从约0.1m2/g至约25m2/g。11.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述电解液渗透在所述铁团聚体之间。12.根据权利要求11所述的电池组，其中，所述电解液包含1
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辛硫醇。13.根据权利要求11所述的电池组，其中，所述电解液包含钼酸根阴离子和二价硫阴离子。14.根据权利要求11所述的电池组，其中，所述铁团聚体支撑于金属纺织网内，所述金属纺织网为所述铁团聚体提供压缩力和电流收集。15.根据权利要求11所述的电池组，其中，所述铁团聚体彼此结合并结合至集流体。16.一种电池组，包括：第一电极；电解液；和第二电极，其中所述第一电极和所述第二电极中的至少一个中包含雾化的金属粉末。17.一种制造电极的方法，包括：电化学生产金属粉末，以及将所述金属粉末制成电极。18.根据权利要求17所述的方法，其中，电化学生产所述金属粉末包括至少部分地使用熔盐电化学法来电化学生产所述金属粉末。19.根据权利要求17所述的方法，其中，电化学生产所述金属粉末包括至少部分地使用
气体雾化法来电化学生产所述金属粉末。20.根据权利要求17所述的方法，其中，电化学生产所述金属粉末包括至少部分地使用水雾化法来电化学生产所述金属粉末。21.一种大容量能量存储系统，包括：一个或多个电池组，其中所述一个或多个电池组中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：福恩能源公司，
类型：发明
国别省市：