本發(fā)明涉及電化學(xué)儲(chǔ)能電池領(lǐng)域，尤其涉及一種液態(tài)金屬電池及制備方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，化石能源的不斷消耗，能源短缺問(wèn)題的日益突出，發(fā)展可再生能源已經(jīng)成為一個(gè)重要的解決途徑，但是由于這些能源的不連續(xù)性，需要有專門(mén)的儲(chǔ)能裝置進(jìn)行能量的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換。目前的儲(chǔ)能技術(shù)有電磁儲(chǔ)能、相變儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能等多種方式，其中電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)包括鎳氫電池、鋰離子電池、液流電池、鉛酸電池、鈉硫電池技術(shù)等

目前，現(xiàn)有的電池基本都采用剛體結(jié)構(gòu)，形狀固定而無(wú)法改變，因而不適用于一些需要調(diào)整電池形狀以適應(yīng)特定空間的場(chǎng)合，比如可穿戴技術(shù)、移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有技術(shù)中電池形狀無(wú)法改變、應(yīng)用范圍窄的技術(shù)問(wèn)題。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種液態(tài)金屬電池，該電池包括充有電解液的殼體、插設(shè)在所述電解液中的電極以及填充在所述殼體和所述電極之間的多孔材料，所述殼體由第一液態(tài)金屬構(gòu)成，所述多孔材料由第二液態(tài)金屬構(gòu)成，所述電極由第三液態(tài)金屬構(gòu)成，所述第一液態(tài)金屬、所述第二液態(tài)金屬和所述第三液態(tài)金屬的活性依次減小。

其中，所述第一液態(tài)金屬、所述第二液態(tài)金屬和/或第三液態(tài)金屬為鉍、銦、錫、鎵銦合金、鎵銦錫合金和鉍銦錫合金中的至少一種。

其中，所述電解液為二氧化硅和硫酸溶液組成的膠體。

其中，所述電解液為碳酸丙烯酯、乙腈、碳酸丙烯酯、乙二醇二甲醚、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或碳酸二乙酯中的至少一種。

其中，還包括包設(shè)在所述殼體的外側(cè)的保護(hù)膜。

其中，所述保護(hù)膜的材質(zhì)為塑料或紙。

其中，所述殼體的橫截面為圓形、橢圓形、正方形或多邊形。

其中，還包括插設(shè)在所述多孔材料中的負(fù)極引出線，所述負(fù)極引出線的底端始終保持與電解液接觸，所述負(fù)極引出線的頂端和所述電極的頂端均探出于所述殼體。

其中，所述負(fù)極引出線的材質(zhì)為銅、銀或鉑。

本發(fā)明還提供了一種上述所述的液態(tài)金屬電池的制備方法，該方法包括以下步驟：

在所述殼體中充注一定量的所述電解液；

將所述電極插設(shè)在所述電解液中；

在所述電極和所述殼體之間填充所述多孔材料；

密封所述殼體。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于加工，通過(guò)采用不同活性的液態(tài)金屬作為電池的電極、殼體和多孔材料，既可實(shí)現(xiàn)電能的輸出，又可確保整個(gè)電池具有良好的柔性、可變形性和可穿戴性，具有廣闊的應(yīng)用前景；另外，通過(guò)將電解液充注在多孔材料的孔道中，既可以保證電解液與殼體和電極之間的充分接觸，又避免電解液泄露，使得化學(xué)能和電能之間的轉(zhuǎn)換變得安全、高效。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的一種液態(tài)金屬電池的剖視圖。

附圖標(biāo)記：

1、殼體；2、電極；3、多孔材料；4、電解液。

具體實(shí)施方式

為使發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合發(fā)明中的附圖，對(duì)發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诎l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，除非另有說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在發(fā)明中的具體含義。

實(shí)施例1

如圖1所示，本發(fā)明提供了本發(fā)明提供一種液態(tài)金屬電池，該電池包括充有電解液4的殼體1、插設(shè)在電解液4中的電極2以及填充在殼體1和電極2之間的多孔材料3，殼體1由第一液態(tài)金屬構(gòu)成，多孔材料3由第二液態(tài)金屬構(gòu)成，電極2由第三液態(tài)金屬構(gòu)成，第一液態(tài)金屬、第二液態(tài)金屬和第三液態(tài)金屬的活性依次減小。

由于，第一液態(tài)金屬、第二液態(tài)金屬和第三液態(tài)金屬的活性依次減小，即殼體1、多孔材料3和電極2的還原性依次減弱，因此殼體1、電極2和電解液4可共同構(gòu)成一個(gè)原電池。其中，殼體1為負(fù)極，殼體1通過(guò)與電解液4發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不斷失去電子；電極2為正極，不斷得到電子；由此可將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，以供外部用電設(shè)備使用。另外，由于電極2、殼體1和多孔材料3均由液態(tài)金屬制成，而液態(tài)金屬本身具有良好的柔性和可變形性，因此可通過(guò)擠壓、揉捏等方式來(lái)調(diào)整液態(tài)金屬電池的整體形狀，以適應(yīng)實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境。而在電池形狀改變過(guò)程中，多孔材料3對(duì)電解液4的支撐和約束作用，可進(jìn)一步避免電解液4發(fā)生泄漏。從而該電池不僅可用于常規(guī)場(chǎng)合，還可用于一些特定空間場(chǎng)合，諸如可穿戴技術(shù)、移動(dòng)應(yīng)用等特殊場(chǎng)合，從而具有廣闊的應(yīng)用前景。

優(yōu)選地，第一液態(tài)金屬、第二液態(tài)金屬和/或第三液態(tài)金屬為鉍、銦、錫、鎵銦合金、鎵銦錫合金和鉍銦錫合金中的至少一種。

優(yōu)選地，電解液4為二氧化硅和硫酸溶液組成的膠體。由于膠體粒子具有巨大的表面積，吸附力很強(qiáng)。因此將膠體充注在多孔材料3中后，膠體粒子會(huì)吸附在多孔材料3的孔道中，不易流失，從而可避免電解液4的泄露。

優(yōu)選地，電解液4為碳酸丙烯酯、乙腈、碳酸丙烯酯、乙二醇二甲醚、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或碳酸二乙酯中的至少一種。

另外，還包括包設(shè)在殼體1的外側(cè)的保護(hù)膜，以避免殼體1長(zhǎng)期暴露在外部被損壞、氧化。

進(jìn)一步地，保護(hù)膜的材質(zhì)為塑料或紙。塑料或紙不僅造價(jià)低廉，而且也具有良好的柔性，可隨著電池整體形狀的變化而變化。

優(yōu)選地，殼體1的橫截面為圓形、橢圓形、正方形或多邊形。

優(yōu)選地，還包括插設(shè)在多孔材料3中的負(fù)極引出線，負(fù)極引出線的底端始終保持與電解液4接觸，負(fù)極引出線的頂端和電極2的頂端均探出于殼體1，以便于與外部用電設(shè)備連接。使用時(shí)，可將負(fù)極引出線與外部用電設(shè)備的負(fù)極連接，將電極2的頂端與外部用電設(shè)備的正極連接。

進(jìn)一步地，負(fù)極引出線的材質(zhì)為銅、銀或鉑。

實(shí)施例2

本發(fā)明還提供了一種上述的液態(tài)金屬電池的制備方法，該方法包括以下步驟：

在殼體1中充注一定量的電解液4，即電解液4的充注量要保證殼體1和電極2均與電解液4充分接觸，也就是說(shuō)多孔材料3的孔道、多孔材料3和殼體1之間的間隙以及多孔材料3和電極2之間的間隙中均充有電解液4。

將電極2插設(shè)在電解液4中，優(yōu)選地將電極2插設(shè)在殼體1的正中間；電極2的底端可貼緊殼體1的底部，也可與殼體1的底部保持一定距離。

在電極2和殼體1之間填充多孔材料3。當(dāng)電極2的底端緊貼殼體1的底部時(shí)，多孔材料3只需填充在電極2的周向外壁與殼體1的周向內(nèi)壁之間；當(dāng)電極2的底端與殼體1的底部保持一定距離時(shí)，多孔材料3不僅要填充在電極2的周向外壁與殼體1的周向內(nèi)壁之間，還要填充在電極2的底端和殼體1的底部之間。其中，多孔材料3的孔道的數(shù)量和大小，可根據(jù)電池電量進(jìn)行選擇。

密封殼體1。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。