一种用于千瓦级储电设施的液态金属电池模组

摘要

本发明专利公开了一种用于千瓦级储电设施的液态金属电池模组，属于电池储能领域，适用于大型储电设施。具体地说，把单个的液态金属电池通过串联并联的方式，集合在一起，组成一个模组。单个电池是通过熔融状态即液态金属的氧化还原反应，把化学能转化成电能，金属呈液态是该电池的特点，利用液体的流动性，具有超快的电荷传递，低欧姆损失的特性。这样组合而成的电池模组具有使用寿命长，维护成本低等特点。其组成包括：保温盒，加热管保护套，加热管，单个电池，温控系统，外壳，保温盖和外壳盖。

权利要求

1.一种用于千瓦级储电设施的液态金属电池模组，其结构组成包括保温盒21，加热管保护套22，加热管23，单个电池24，温控系统25，外壳26，保温盖27和外壳盖28，外壳26和外壳盖28为不锈钢材料，焊接在一起，密封，减少外界环境对电池的影响；一个模组由一定数量的单个电池24通过串联并联的方式集合在一起，构成最后产品的输出电压和功率，所述单个电池24的正负极从电池的顶部引出；在运行时，先由外部电源给整个系统加热，直至系统正常工作，系统正常工作后，外部电源断开，保温层阻止绝大部分温度的流失，在电池充放电的过程中，电池内阻产生的热量来补充流失的温度，另外，温控系统会对系统温度实时监控和调节，保证温度在工作温度范围内；电池正常工作后，电池内阻产生的热量不足以充分补充系统所需热量时，温控系统25会利用电池的电量，通过加热管23来补充系统缺失的热量。

2.如权利要求1所述液态金属电池模组 ，保温盒21和保温盖27的材料为硅酸铝陶瓷纤维。

说明书

一种用于千瓦级储电设施的液态金属电池模组

技术领域

[0001] 本发明属于储能电池领域，适用于大型的储电电站，具体为一种用于千瓦级储电设施的液态金属电池模组。

背景技术

[0002] 目前，电力都是发电后立即使用，这样导致，用电高峰时电力不够，低谷时电力过剩。从国家角度，造成了浪费，从用户角度，阶梯电价，增加了企业的用电成本。社会和市场迫切需求一个合适的大型电池，从普通用户角度，用低谷的电价给电池充电，在高峰时使用，降低用电成本；从国家角度，可以充分利用好水能，太阳能，风能等自然资源。

[0003] 经济试算：以某款液态电池为例，实际成本为500元/kWh。例如，某工厂平均每天高峰用电量为200kWh（度），如果该工厂购买一个液态电池，低谷充电，高峰用，几年能收回购买成本？高峰低谷电价差按0.5元/度计算。购买成本 = 500元/kWh × 200kWh = 10万元，每天节省电费 = 200kWh × 0.5元/度 = 100 元，收回成本年数 = 10万元 / 100元 = 1000天 = 2.7年，液态电池至少能用15年。经济价值可观。

[0004] 2011年，国家电网跟比亚迪合作开发了一个电池蓄能电站，耗资5亿美元，如果用液态金属电池，成本不超过5百万美金，并且液态电池的寿命更长，维护成本更低，可见，液态电池前景非常好。

[0005] 人们对液态电池的研究由来已久，1901，有科学家提出液态金属电池的理论，称为“Hoopes Cell”；整个20世纪，包括通用公司，国际原子实验室，阿贡国家实验室，福特等对液态金属电池都有研究；2006年，麻省理工大学团队重提该技术，2010年，麻省理工大学团队成立公司，得到包括比尔盖茨在内的投资超过1亿美金，随着新材料技术的不断提高，液态电池有一个很好的前景。

发明内容

[0006] 一种用于千瓦级储电设施的液态金属电池模组，其结构组成包括保温盒21，加热管保护套22，加热管23，单个电池24，温控系统25，外壳26，保温盖27和外壳盖28。

[0007] 在运行时，先由外部电源给整个系统加热，直至系统正常工作，系统正常工作后，外部电源断开，保温层阻止绝大部分温度的流失，在电池充放电的过程中，电池内阻产生的热量来补充流失的温度，另外，温控系统会对系统温度实时监控和调节，保证温度在工作温度范围内。

[0008] 保温盒21和保温盖27的材料为硅酸铝陶瓷纤维。外壳26和外壳盖28为不锈钢材料，焊接在一起，密封，最大程度减少外界环境对电池的影响，电池正常工作后，电池内阻产生的热量不足以充分补充系统所需热量时，温控系统25会利用电池的电量，通过加热管23来补充系统缺失的热量，所耗的电量占电池总量的很小部分。

附图说明

[0009] 图1为电池内部示意图，构成为电池单元11，电池正极12，电池负极13。

[0010] 图2为电池组件的中心剖面图，其结构组成包括保温盒21，加热管保护套22，加热管23，单个电池24，温控系统25，外壳26，保温盖27和外壳盖28。

[0011] 图3为电池原型。

具体实施方式

[0012] 用不同的电池材料，制作了两种电池。

[0013] 其中一种负极材料选用金属镁，正极材料选用的是金属锑，电解质为氯的化合物，设定的环境温度为700℃。

[0014] 另一种负极材料选用金属锂，正极材料选用的是金属锑和铅，电解质为锂的化合，设定的环境温度为450℃。

[0015] 将封装好的电池放入高温箱，设定好对应的温度值，电池正常工作后，即可向外输出电能。