本發明涉及電化學儲能電池領域，尤其涉及一種液態金屬電池及制備方法。
背景技術：
隨著經濟的發展，化石能源的不斷消耗，能源短缺問題的日益突出，發展可再生能源已經成為一個重要的解決途徑，但是由于這些能源的不連續性，需要有專門的儲能裝置進行能量的存儲和轉換。目前的儲能技術有電磁儲能、相變儲能、電化學儲能等多種方式，其中電化學儲能技術包括鎳氫電池、鋰離子電池、液流電池、鉛酸電池、鈉硫電池技術等
目前，現有的電池基本都采用剛體結構，形狀固定而無法改變，因而不適用于一些需要調整電池形狀以適應特定空間的場合，比如可穿戴技術、移動應用場合。
技術實現要素：
本發明要解決的是現有技術中電池形狀無法改變、應用范圍窄的技術問題。
為解決上述問題，本發明提供一種液態金屬電池，該電池包括充有電解液的殼體、插設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金屬構成，所述多孔材料由第二液態金屬構成，所述電極由第三液態金屬構成，所述第一液態金屬、所述第二液態金屬和所述第三液態金屬的活性依次減小。
其中，所述第一液態金屬、所述第二液態金屬和/或第三液態金屬為鉍、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，還包括包設在所述殼體的外側的保護膜。
其中，所述保護膜的材質為塑料或紙。
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，還包括插設在所述多孔材料中的負極引出線，所述負極引出線的底端始終保持與電解液接觸，所述負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，所述負極引出線的材質為銅、銀或鉑。
本發明還提供了一種上述所述的液態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。
本發明結構簡單、便于加工，通過采用不同活性的液態金屬作為電池的電極、殼體和多孔材料，既可實現電能的輸出，又可確保整個電池具有良好的柔性、可變形性和可穿戴性，具有廣闊的應用前景；另外，通過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，使得化學能和電能之間的轉換變得安全、高效。
附圖說明
圖1是本發明實施例1的一種液態金屬電池的剖視圖。
附圖標記：
1、殼體；2、電極；3、多孔材料；4、電解液。
具體實施方式
為使發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合發明中的附圖，對發明中的技術方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于發明保護的范圍。
在本發明的描述中，除非另有說明，術語“上”、“下”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，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、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“連接”應做廣義理解，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，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在發明中的具體含義。
實施例1
如圖1所示，本發明提供了本發明提供一種液態金屬電池，該電池包括充有電解液4的殼體1、插設在電解液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由第一液態金屬構成，多孔材料3由第二液態金屬構成，電極2由第三液態金屬構成，第一液態金屬、第二液態金屬和第三液態金屬的活性依次減小。
由于，第一液態金屬、第二液態金屬和第三液態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可共同構成一個原電池。其中，殼體1為負極，殼體1通過與電解液4發生氧化還原反應而不斷失去電子；電極2為正極，不斷得到電子；由此可將化學能轉換為電能，以供外部用電設備使用。另外，由于電極2、殼體1和多孔材料3均由液態金屬制成，而液態金屬本身具有良好的柔性和可變形性，因此可通過擠壓、揉捏等方式來調整液態金屬電池的整體形狀，以適應實際的應用環境。而在電池形狀改變過程中，多孔材料3對電解液4的支撐和約束作用，可進一步避免電解液4發生泄漏。從而該電池不僅可用于常規場合，還可用于一些特定空間場合，諸如可穿戴技術、移動應用等特殊場合，從而具有廣闊的應用前景。
優選地，第一液態金屬、第二液態金屬和/或第三液態金屬為鉍、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。因此將膠體充注在多孔材料3中后，膠體粒子會吸附在多孔材料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，還包括包設在殼體1的外側的保護膜，以避免殼體1長期暴露在外部被損壞、氧化。
進一步地，保護膜的材質為塑料或紙。塑料或紙不僅造價低廉，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。
優選地，殼體1的橫截面為圓形、橢圓形、正方形或多邊形。
優選地，還包括插設在多孔材料3中的負極引出線，負極引出線的底端始終保持與電解液4接觸，負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備連接。使用時，可將負極引出線與外部用電設備的負極連接，將電極2的頂端與外部用電設備的正極連接。
進一步地，負極引出線的材質為銅、銀或鉑。
實施例2
本發明還提供了一種上述的液態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插設在電解液4中，優選地將電極2插設在殼體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。當電極2的底端緊貼殼體1的底部時，多孔材料3只需填充在電極2的周向外壁與殼體1的周向內壁之間；當電極2的底端與殼體1的底部保持一定距離時，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的孔道的數量和大小，可根據電池電量進行選擇。
密封殼體1。
最后應說明的是：以上實施例僅用以說明發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離發明各實施例技術方案的精神和范圍。