用于电池组电极的多孔材料制造技术

各种实施方案的系统和方法可以提供用于电化学储能系统的电极的多孔材料。电化学储能系统的电极的多孔材料。电化学储能系统的电极的多孔材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电池组电极的多孔材料
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2020年4月22日提交的No.63/013,864，名称为“用于电池组电极的多孔材料”的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。

技术介绍

[0003]储能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，这些储能资源的提供平滑化以更好地匹配电网的发电和需求。由储能设备提供的服务有利于跨越多个时间尺度的电网，从毫秒到数年。今天，现有的储能技术可以支持从毫秒到小时的时间尺度，但仍需要长时和超长时(总的来说，至少≥8h)的储能系统。
[0004]本背景部分旨在介绍本领域可以与本专利技术的实施方案相关联的各个方面。因此，本部分中的前述讨论提供了用于更好地理解本专利技术的框架，并且不应被视为对现有技术的承认。

技术实现思路

[0005]各种实施方案的系统和方法可以提供用于电化学储能系统的电极的多孔材料。
[0006]各种实施方案可以包括一种电池组，其包括：正电极；电解质；和负电极，其中所述负电极包含多孔金属。在各种实施方案中，所述多孔金属可以至少部分地使用至少一种短效(fugitive)造孔剂来制造。在各种实施方案中，所述多孔金属包括铁。在各种实施方案中，所述短效造孔剂是还原剂。在各种实施方案中，所述还原剂包括碳。在各种实施方案中，所述短效造孔剂包括硫酸亚铁(II)、硫酸亚铁(II，II)、马基诺矿(mackinawite)、白铁矿、黄铁矿、陨硫铁、磁黄铁矿、硫复铁矿(greigite)、无定形硫化亚铁(II)、或硫化铅。在各种实施方案中，所述短效造孔剂包括煤。在各种实施方案中，所述多孔金属通过在平底炉中还原来生产。在各种实施方案中，所述平底炉是转底炉或线性底炉。在各种实施方案中，所述多孔金属通过在回转窑中还原来生产。在各种实施方案中，通过电池组中的电化学还原在所述多孔金属中形成孔。在各种实施方案中，所述短效造孔剂包括二氧化硅、硅酸钠、氧化钠、氧化钙或氧化镁。在各种实施方案中，所述短效造孔剂包括电解质的盐。在各种实施方案中，所述短效造孔剂包括氢氧化钾或氢氧化钠。在各种实施方案中，所述短效造孔剂包括硝酸铵或硫酸钾。在各种实施方案中，其中所述多孔金属由具有第一尺寸的前体材料形成，并且所述短效造孔剂的粒度与第一尺寸大致相同。在各种实施方案中，所述多孔金属具有在其表面上的放电产物层，并且所述短效造孔剂的粒度超过所述放电产物层厚度的两倍。在各种实施方案中，所述至少一种短效造孔剂包括至少两种不同的短效造孔剂。在各种实施方案中，所述两种不同的短效造孔剂是不同类型的造孔剂和/或不同尺寸的造孔剂。在各种实施方案中，还包括与负电极冶金结合和/或电连接的集流体，所述集流体沿着负电极的至少一部分。在各种实施方案中，所述正电极包括吸气式阴极、羟基氧化镍电极或二氧化锰电极。在各种实施方案中，所述铁包括炼钢粉尘、轧屑、铁矿石、铁网、铁丝、铁粉或其任意组合。在各种实施方案中，所述短效造孔剂包括焦炭。在各种实施方案中，所述多孔金属可以
至少部分使用包括金属碳酸盐的造孔剂来制造。各种实施方案可以包括一种形成用于电池组负电极的多孔金属的方法，所述方法包括使用至少一种短效造孔剂在所述多孔金属中形成孔。在各种实施方案中，所述短效造孔剂的孔可以通过还原步骤形成或不通过还原步骤形成。
附图说明
[0007]图1是根据各种实施方案的电化学电池的一部分的示意图。
[0008]图2是示出了形成用于负电极的多孔金属的方法的工艺流程图。
[0009]图3
‑
图11示出了各种示例性系统，其中各种实施方案的一个或多个方面可以用作大容量储能系统的一部分。
具体实施方案
[0010]对特定实例和实施方式的引用是出于说明目的，而并不旨在限制权利要求的范围。以下对本专利技术实施方案的描述，并不旨在将本专利技术限制在这些实施方案中，而是为了使本领域技术人员能够制作和使用本专利技术。
[0011]提供以下实例来说明本专利技术的系统和方法的各种实施方案。这些实施方案是出于说明目的，可以是预示的，并且不应被视为限制性的，也不以其他方式限制本专利技术的范围。
[0012]将参照附图详细描述各种实施方案。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件。对特定实例和实施方式的引用是出于说明目的，而并不旨在限制权利要求的范围。以下对本专利技术实施方案的描述并不旨在将本专利技术限制在这些实施方案中，而是为了使本领域技术人员能够制作和使用本专利技术。除非另有说明，附图并未按比例绘制。
[0013]如本文所用，除非另有说明，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，所有测试、测试结果、物理特性、和温度依赖值、压力依赖值、或两者均依赖的值均在标准环境温度和压力下提供。
[0014]通常，除非另有说明，如本文所用的术语“约”意在包含
±
10％的方差或范围、与获得所述值相关的实验或仪器的误差，并且优选地包含这些中的较大者。
[0015]如本文所用，除非另有说明，本文中对值的范围的记载仅旨在用作单独提及落入该范围的每个单独的值的简写方法。除非本文另有说明，范围中的每个单独的值都被并入说明书中，如同它在本文中被单独记载一样。
[0016]提供以下实例来说明本专利技术的系统和方法的各种实施方案。这些实施方案是为了说明的目的，可以是预示的，并且不应被视为限制性的，也不以其他方式限制本专利技术的范围。
[0017]应当注意，不需要提供或解决作为本专利技术的实施方案的主题或与本专利技术的实施方案相关联的新颖的和开创性的方法、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，不得以任何方式限制、约束或缩小所要求保护的专利技术所要求的保护范围。使用本专利技术可能并不需要或不实践这些理论。还应理解，本专利技术可能会引出新的、迄今为止未知的理论来解释本专利技术的方法、制品、材料、设备和系统的实施方案的功能特征；并且这些后
来发展的理论不应限制本专利技术要求的保护范围。
[0018]本说明书中阐述的系统、设备、技术、方法、活动和操作的各种实施方案可用于除本文阐述之外的各种其他活动和其他领域。此外，例如，这些实施方案可用于：未来可能开发的其他设备或活动；并且，现有的设备或活动可以部分根据本说明书的教导进行修改。此外，本说明书中阐述的各种实施方案和实例可以全部或部分地相互结合使用，并且可以以不同的各种组合使用。因此，例如，在本说明书的各种实施方案中提供的配置可以相互使用；并且本专利技术要求的保护范围不应限于在特定实施方案、实例，或在实施方案的特定图中阐述的特定实施方案、配置或布置。
[0019]本专利技术的实施方案包括用于长时和超长时的低成本储能的设备、系统和方法。在本文中，“长时”和/或“超长时”可以指8小时或更长的储能周期，例如8小时的储能周期、8小时至20小时范围的储能周期、20小时的储能周期、20小时至24小时范围的储能本文档来自技高网...

【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，其包括：正电极；电解质；和负电极，其中所述负电极包括多孔金属。2.如权利要求1所述的电池组，其中所述多孔金属至少部分地使用至少一种短效造孔剂来制造。3.如权利要求1
‑
2中任一项所述的电池组，其中所述多孔金属包括铁。4.如权利要求2
‑
3中任一项所述的电池组，其中所述短效造孔剂是还原剂。5.如权利要求4所述的电池组，其中所述还原剂包括碳。6.如权利要求2
‑
5中任一项所述的电池组，其中所述短效造孔剂包括硫酸亚铁(II)、硫酸亚铁(II，II)、马基诺矿、白铁矿、黄铁矿、陨硫铁、磁黄铁矿、硫复铁矿、无定形硫化亚铁(II)、或硫化铅。7.如权利要求2
‑
5中任一项所述的电池组，其中所述短效造孔剂包括煤。8.如权利要求1
‑
7中任一项所述的电池组，其中所述多孔金属通过在平底炉中还原来生产。9.如权利要求8所述的电池组，其中所述平底炉是转底炉或线性底炉。10.如权利要求1
‑
7中任一项所述的电池组，其中所述多孔金属通过在回转窑中还原来生产。11.如权利要求1
‑
7中任一项所述的电池组，其中通过所述电池组中的电化学还原在所述多孔金属中形成孔。12.如权利要求11所述的电池组，其中所述短效造孔剂包括二氧化硅、硅酸钠、氧化钠、氧化钙或氧化镁。13.如权利要求11所述的电池组，其中所述短效造孔剂包括所述电解质的盐。14.如权利要求13所述的电池组，其中所述短效造孔剂包括氢氧化钾或氢氧化钠。15.如权利要求11所述的电池组，其中所述短效造孔剂包括硝酸铵或硫酸钾。16.如权利要求2
‑
15中任一项所述的电池组，其中所述多孔金属由具有第一尺寸的前体材料形成，并且所述短效造孔剂粒度与所述第一尺寸大致相同。1...

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