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【发明授权】一种带抑制流体不稳定性栅格装置的方形截面液态金属电池_大连理工大学_201811589306.X 

申请/专利权人:大连理工大学

申请日:2018-12-25

公开(公告)日:2021-06-08

公开(公告)号:CN109786862B

主分类号:H01M10/38(20060101)

分类号:H01M10/38(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.06.08#授权;2019.06.14#实质审查的生效;2019.05.21#公开

摘要:本发明提供一种带抑制流体不稳定性栅格装置的方形截面液态金属电池,属于电化学储能电池领域。该液态金属电池包括电池壳体、负极电流收集器、负极材料、金属网或金属板、栅格、电解质、正极材料、矩形孔和正极电流收集器。所述的正极材料、电解质和负极材料自下而上填充于电池壳体中;正极材料密度>电解质密度>负极材料密度;负极材料和正极材料的外侧各自设置负极电流收集器和正极电流收集器;置于电池壳体内部的栅格是由呈交叉式的隔板组成,并依次穿过负极材料、电解质和正极材料;栅格上开设矩形孔,矩形孔在竖直方向上的高度大于电解质充电或放电时的最大位移量。本发明通过改变磁场及流场的空间分布实现了抑制流体流动的不稳定性。

主权项:1.一种带抑制流体不稳定性栅格装置的方形截面液态金属电池,其特征在于,该液态金属电池包括电池壳体1、负极电流收集器2、负极材料3、金属网或金属板4、栅格5、电解质6、正极材料7、矩形孔8和正极电流收集器9;所述的正极材料7、电解质6和负极材料3自下而上填充于电池壳体1中;正极材料7和负极材料3均为液态金属或合金;电解质6为液态高温熔融盐;其中,正极材料7密度>电解质6密度>负极材料3密度;负极材料3和正极材料7的外侧各自设置负极电流收集器2和正极电流收集器9;置于电池壳体1内部的栅格5是由呈交叉式的隔板组成,并依次穿过负极材料3、电解质6和正极材料7;栅格5的顶端与负极电流收集器2之间没有间隙,以避免因电流密度不同而推动顶部的负极材料3流动;栅格5的底端低于电解质6在充电过程中向下移动的最大位移量并延伸至正极材料7高度的23~12处,以保证栅格5在液态金属电池的整个充、放电过程中能够始终抑制不稳定性的发生;栅格5内部设置金属网或金属板4;栅格5上开设矩形孔8,矩形孔8在竖直方向上的高度大于电解质6充电或放电时的最大位移量,以保证两种不同液体的交界面始终处于同一水平面内,并防止感生磁场在整个液态金属电池内部或贯通多个方格而形成封闭环路;所述的栅格5由相互交叉的隔板组成,隔板在方形截面液态金属电池的任意水平截面内以网格状的形式均匀排布;当组成栅格5的隔板数量为偶数对时,受矩形孔8的分布条件限制,需采用中心对称结构,并采用拼接方式安装;当组成栅格5的隔板数量为奇数对时,受矩形孔8的分布条件限制,采用轴对称或中心对称结构,并采用拼接方式安装;所述的栅格5与液态金属电池的侧壁之间没有间隙,栅格5的顶端直接嵌入负极电流收集器2中或与负极电流收集器2直接接触;组成栅格5的隔板的厚度为电池壳体1宽度的160~1100;所述的栅格5的材质为电绝缘、绝磁、耐腐蚀材质;所述的矩形孔8的设置规则为:首先矩形孔8只能贴近液态金属电池内壁或交叉隔板的交界处;其次,不存在任何圆柱面可以依次穿过4个及以上的矩形孔而封闭成环;再次,每个由交叉隔板或隔板与液态金属电池内壁形成的方格的同一棱边不能同时存在两个及以上的矩形孔8;最后,矩形孔8的宽度上限不能超过由交叉隔板或隔板与电池内壁形成的方格的棱边边长的15,下限以保证液态金属或电解质顺畅流动为最小尺寸。

全文数据:一种带抑制流体不稳定性栅格装置的方形截面液态金属电池技术领域本发明属于电化学储能电池领域,具体涉及一种带抑制流体不稳定性栅格装置的方形截面液态金属电池。背景技术能源、资源及生活环境是人类社会发展进步的三要素。伴随着经济快速发展,作为世界能源主要来源的不可再生化石燃料的消耗量逐年增加。其直接影响就是大气中的二氧化碳的含量增加、地球变暖、生态环境恶化、自然灾害频发等等。所以发展并使用新型、清洁、可再生能源如:风能、潮汐能、太阳能及生物质能等已成为各国发展的主题。据《BP世界能源统计》,2017年,世界一次能源消费的增量约有60%来自于天然气和可再生能源;煤炭在一次能源中占比下降至27.6%,为2004年以来的最低水平;可再生能源发电增长了17%,其中一半以上来源于风力发电,三分之一以上来自于太阳能。然而,这些清洁可再生能源目前仍存在稳定性差、二次能源浪费多等缺点,如:由于风速变化,则由风力发电机所产生的电能也是随之波动的;受季节、昼夜及天气等因素影响,即使是同一地区的太阳能发电量也会随光照时间和强度变化而不同。可再生能源发电量的波动一方面影响电网的稳定,另一方面也容易使发电与电能消费间存在时间差异、电能浪费等问题。一种新型清洁能源可以被广泛认可并迅速推广及使用的前提是它可以稳定、持久的输出能量,而要使存在较大波动的风能、太阳能及潮汐能等清洁能源可以稳定持久的提供电能,那么能量转换装置与能量消耗装置中间就必须引入一个能量存储装置。它的存在不但能够很好的平衡能量供应与能量需求,避免电网内部的电能随着能量的输入或输出而产生比较大的波动;而且能量存储装置的存储能力还可以直接影响可再生资源的发展速度。尽管当前已经有多种能源存储装置,如电气储能、超导储能SMES、电化学储能锂离子电池、钠硫电池及液流电池等,但是它们目前所存在的缺点使之不适合用于新能源与电网之间。对于电气储能而言,它的能量密度较电池低,直接导致的结果就是其续航能力较差;对于超导储能而言,它的成本很高而且可靠性较差;而对于电化学储能而言,不同材质的电池存在的缺点也各不相同,如,锂离子电池的能量密度和功率密度较高,但是其储能成本高5000元kWh,与大规模储能市场的目标价格250℃环境下工作,且电解质层会产生大量焦耳热,所以液态金属电池内部容易存在温差而发生Rayleigh–Bénard对流;由于电流收集器连接外部电缆或导线部分与连接内部液态电极部分的横截面面积存在较大差异通常,电流收集器的厚度较薄,导致液态金属电池内部由于电流密度不均产生电涡流,最终引发液态金属电池短路;在液态金属电池充放电,并且当充放电电流超过其临界电流通常在千安量级或更高,该值与液态金属电池的体积、所采用的材料及电解质层的厚度有关时,液态金属电池内部还存在“腊肠”sausageinstability或“扭曲”不稳定性kink-typeinstability——泰勒不稳定性。泰勒不稳定性是液态金属电池内固有的主要不稳定性之一,也会引起液态金属电池短路。本发明正是针对液态金属电池的这些缺点提出了全新的内部结构设计——栅格结构装置。所加入的栅格结构装置与负极电流收集器之间没有间隙或直接嵌入负极电流收集器内,这种设计可以使液态金属电池在充放电过程中流入出电池负极的电流均匀化,有效抑制电涡流的产生。另一方面,栅格并未延长到正极电流收集器处,因此,在电池充放电过程中,由于栅格存在厚度而增加了电池正极附近液态电极内电流密度的不均匀性,促使底层电极内电涡流的产生,推动正极材料流动,有效抑制固相金属间化合物的生成。为了保证两种不同液体的交界面处于同一水平面上,栅格纵向上须开有矩形孔。为了防止由于流体粘附隔板而造成液态金属电池短路的情况,矩形孔的顶端必须高于液态金属电池放电时电解质层上移的最大位移,而矩形孔的底端低于电解质在充电过程中向下移动的最大位移量并延伸至正极材料高度以电池装配时的正极材料原始高度为基准的23~712处;矩形孔的宽度则以不影响液态金属及电解质的自由流动为最小尺寸标准如4mm,以不得大于由交叉隔板或隔板与电池内壁形成的方格的棱边边长的15为最大尺寸标准。另外,为了便于加工及安装,当组成栅格结构的隔板多于一对时,需采用特殊设计:当组成栅格结构的隔板数量为偶数对时,受矩形孔的分布条件限制,需采用中心对称结构,并采用拼接方式安装如:当置入两对隔板组成的栅格时,采用两段式拼接,如图3所示;当组成栅格结构的隔板数量为奇数对时,受矩形孔的分布条件限制,可采用轴对称或中心对称结构,并采用拼接方式安装如:当加入三对隔板组成的栅格时,采用三段式拼接,如图4所示。实施例1一种带抑制流体不稳定性栅格装置的方形截面液态金属电池,液态金属电池的基本结构为:该液态金属电池包括电池壳体1、负极电流收集器2、负极材料3、金属网或金属板4、栅格5、电解质6、正极材料7、矩形孔8和正极电流收集器9;所述的正极材料7、电解质6和负极材料3自下而上填充于电池壳体1中;正极材料7和负极材料3均为液态金属或合金;电解质6为液态高温熔融盐;其中,正极材料7密度>电解质6密度>负极材料3密度;负极材料3和正极材料7的外侧各自设置负极电流收集器2和正极电流收集器9;置于电池壳体1内部的栅格5是由呈交叉式的隔板组成,并依次穿过负极材料3、电解质6和正极材料7;栅格5的顶端与负极电流收集器2之间没有间隙,以避免因电流密度不同而推动顶部的负极材料3流动;栅格5的底端低于电解质6在充电过程中向下移动的最大位移量,但并不延长到正极电流收集器9,以保证栅格5在液态金属电池的整个充放电过程中能够始终抑制不稳定性的发生;栅格5内部设置金属网或金属板4;栅格5上开设矩形孔8,矩形孔8在竖直方向上的高度须大于电解质充电或放电时的最大位移量,而矩形孔8的宽度则以不影响液态金属及电解质的自由流动为最小尺寸标准如4mm,以不得大于由交叉隔板或隔板与电池内壁形成的方格的棱边边长的15为最大尺寸标准,以确保两种不同液体的交界面处于同一水平面上,并防止感生磁场在整个液态金属电池内部或贯通多个方格而形成封闭环路。本实施例中组成栅格5的隔板数量及排布方式为:如图2b所示,在液态金属电池横截面内只有一横一竖两张隔板,此时,我们称所加入的栅格5由一对隔板组成。本实施例设置矩形孔8的方式为:如图2b所示,置入一对隔板时,因为在液态金属电池对称中心线附近感生磁场很弱,所以在两隔板交界线处开有矩形孔8,以保证两个液态交界面分别处于同一水平面内。另外,为防止液态金属电池充放电时,在电解质6上、下移动过程中,由于液态金属粘附隔板而造成液态金属电池短路的情况,矩形孔8在液态金属电池高度方向上的尺寸也应该大于电解质6充放电时的最大位移量,而矩形孔8的宽度则以不影响液态金属3、7及电解质6的自由流动为最小尺寸标准如4mm,以不得大于由交叉隔板或隔板与电池内壁形成的方格的棱边边长的15为最大尺寸标准。实施例2液态金属电池的基本结构与实施例1相同,但是本实施例中组成栅格5的隔板数量及排布方式为:如图3b所示,此时,隔板1I和1II共面,隔板2I与2II共面,我们称所加入的栅格5由两对隔板组成隔板1与隔板1I、1II共同组成一对;隔板2与隔板2I、2II共同组成一对。本实施例设置矩形孔8的方式为:图3b给出的是,当组成栅格5的隔板数量增加到两对时,栅格5的结构设计图。由于隔板数量的增加,需要保证两种液体交界面处于同一水平面上的同时,还需要防止感生磁场在整个液态金属电池内部或贯通多个方格而形成封闭环路理想情况下,应该在每个方格内形成环形磁场,所以栅格5上所开设的矩形孔8只能贴近液态金属电池内壁或交叉隔板的交界处;其次,不存在任何圆柱面可以依次穿过4个或更多的矩形孔而封闭成环;最后,每个由交叉隔板或隔板与电池内壁形成的方格的同一棱边不能同时存在两个及以上的矩形孔。为了便于加工,整个栅格5采用中心对称设计,并采用两段拼接方式安装。实施例3液态金属电池的基本结构与实施例1相同,但是本实施例中组成栅格5的隔板数量及排布方式为:如图4b所示,此时,隔板1I、1II及1III共面,隔板2I、2II及2III共面,隔板3I、3II及3III共面,我们称所加入的栅格5由三对隔板组成隔板1与隔板1I、1II及1III共同组成一对,隔板2与隔板2I、2II及2III共同组成一对,隔板3与隔板3I、3II及3III共同组成一对本实施例设置矩形孔8的方式为:图4b给出的是,当组成栅格5的隔板数量增加到三对时,栅格5的结构设计图。同样,为了保证两种液体交界面处于同一水平面上的同时,还需要防止感生磁场在整个液态金属电池内部或贯通多个方格而形成封闭环路理想情况下,应该只在每个方格内形成环形磁场,所以栅格5上所开设的矩形孔8只能贴近液态金属电池内壁或交叉隔板的交界处;其次,不存在任何圆柱面可以依次穿过4个或更多的矩形孔而封闭成环;最后,每个由交叉隔板或隔板与电池内壁形成的方格的同一棱边不能同时存在两个及以上的矩形孔。为了便于加工,加入三对隔板时,栅格5采用3段式设计,整体为轴对称或中心对称分布。实施例4为了验证所提出的新型栅格结构装置对于抑制液态金属电池内部多种不稳定性的有效性,本实施例采用数值实验方式进行验证。本专利所采用的物理模型是根据物理问题简化后得到的。首先,所用的负极材料3、电解质6及正极材料7的磁导率均假定为真空磁导率;其次,所用的物理模型忽略了所置入栅格5厚度的影响;再次,忽略了液态金属电池内部的化学反应过程。所用物理模型具体如下:1.采用100mmx100mmx450mm的方形截面液态金属电池,内部包含的三层液体分别是Li||LiCl-KCl||Pb-Bi具体物性参数详见表1。2.所述的栅格5与液态金属电池的侧壁之间没有间隙;所述的栅格5的顶端延伸至负极材料的14处,底端延伸至正极材料的34处因为忽略了栅格5厚度的影响及液态金属电池内部的化学反应,所以此处栅格5的高度与专利正文及权利要求中提出的高度要求略有不同。另外,栅格5的材质选为电绝缘、绝磁、耐腐蚀材质。3.因为是采用数值方法进行验证与真实的液态金属电池需先加入固体金属然后加热得到液态金属不同,数值实验中的模型通过初始化就可以保证液态金属A、B与电解质的交界面在初始状态时就分别处于同一水平面内,不存在不同方格内不同流体交界面高度不同问题,所以无需设置矩形孔8。4.所述的电解质6厚度为方形截面液态金属电池1高度的19。5.所述的电池壳体1的材质为电绝缘体、耐高温、耐腐蚀材质。6.所述的组成栅格5的隔板的厚度为0mm,设置为电绝缘、绝磁、耐腐蚀材质。分别在没有加入栅格5和加入由不同数量隔板组成栅格5的情况下进行数值实验。数值结果显示,本发明所提出的结构可以大幅提升液态金属电池的临界充放电电压或电流,能有效抑制液态金属电池内部的多种不稳定性。以下,选取其中两组验证算例未加入栅格5及加入由三对隔板组成的栅格5来具体说明该结构的有效性。表1.500℃时,液态金属电池Li||LiCl-KCl||Pb-Bi的物性参数表1给出了数值实验时所用的液态金属、电解质及其对应的物性参数。数值实验中的外加电压仅为了获得流经液态金属电池内部的充放电电流。图5a至5f给出了未加入栅格5时,液态金属电池稳定状态及失稳时电解质层的2D及3D形态图。如图5a至5c所示,当我们所施加的电压为64V时,电解质层未发生震荡,上、下交界面仍然保持在各自的水平面内,即液态金属电池处于稳定状态;但是,当我们所施加的电压达到65V时,如图5d至5f所示,电解质层失去原始形态,呈现浪花状,此时液态金属电池的两种液态金属A和B将直接接触,即液态金属电池因失稳而短路,其内部的温度也将骤然剧升而发生危险。图6a和6b分别给出了图5a和图5d对应条件下,液态金属电池内部流体流动的流线图。图6a中可以明显看出液态金属及电解质的流动仅限于各层的内部,液态金属A层和液态金属B层内部分别仅有一对方向相反的涡,而电解质层内部存在两对方向不同的涡,完全符合涡量守恒定则;图6b左侧A、B液态金属层的涡已经突破了与电解质层的交界面,此时,部分电解质已经开始流入液态金属A或B层的区域。当所施加电压增强到70V时,三层液体已经完全开始掺混,大小不规则的涡同时存在,如图6c所示。类似地,图7a至图7f给出了在液态金属电池内部加入三对隔板的栅格5时电解质层的2D及3D形态图。当施加的电压E=140V小于或等于临界电压值时,电解质层仍然可以保持原有的稳定形态,上、下交界面仍然保持在各自的水平面内,即液态金属电池处于稳定状态,如图7a至7c所示;当施加的电压E=142.5V略大于临界电压值时,电解质层失去原始形态,部分区域呈现浪花状,如图7d至7f所示,此时液态金属电池的两种液态金属A和B将直接接触,即液态金属电池因失稳而短路,其内部的温度也将骤然剧升而发生危险。图8a和图8b给出了图7a和图7d对应条件下流体的流线图。图8a中可以明显看出液态金属A和B电解质内没有涡流动的流动仅限于各层的内部,顶层的液态金属A层和底层的液态金属B层内部分别有且仅有一对方向相反的涡,完全符合涡量守恒定则;图8b中三层液体已经完全掺混,大小不规则的涡同时存在,也进一步表明,此时液态金属电池内部已经短路。本次数值实验通过施加不同的充电电压测试了未置入栅格5、置入由1对隔板组成的栅格5、由3对隔板组成的栅格5及由7对隔板组成的栅格5情况下液态金属电池的稳定及失稳状态,将所得到的临界电压值绘制成一张图,便得到图9。由图9可以看出,随着组成栅格5的隔板数量增加多于1对,临界电压呈线性提高,即带栅格5的液态金属电池能稳定运行的充放电临界电压或电流值随隔板数量增加而显著提高,进一步说明栅格5极大提升了液态金属电池的稳定性,或者对于相同参数的液态金属电池,栅格5装置能明显提高其充放电效率。通过专利最后提供的数值实验可以看出,所组成栅格5的隔板数量越多如图9所示,置入由7对隔板组成的栅格5相对于没有栅格5时,临界电压已经提升了约5倍,则栅格5对于液态金属电池内部各种不稳定性的抑制效果也就越好。但是,液态金属电池内部所置入的栅格5会占据一定的体积,所以当液态金属电池总容积不变时,液态金属A、B及电解质的总量会相应减小。另外,在不考虑稳定性的前提下,液态金属电池的总电容量是由液态金属A、B的多少决定的。所以,所置入的栅格5与液态金属电池的总电容量之间存在一定的矛盾关系,故,并非组成栅格5的隔板数量越多越好。包含栅格5的任意水平截面内,去除栅格5后流体区域的截面积约占液态金属电池横截总面积的为最佳。具体置入由几对隔板组成的栅格5需根据液态金属电池的具体尺寸、组成栅格5的隔板的厚度及所选择的液态金属A、B和熔融盐电解质的材质及电解质的厚度,以最终确定。引入矩形孔8是为了保证液态金属电池在充放电过程中电解质与正、负极液态金属所形成的两个交界面分别始终处于同一水平面内。矩形孔8的引入不能有悖于栅格5的引入目的改变液态金属电池内部的流场和磁场分布,所以矩形孔8只能贴近液态金属电池内壁或交叉隔板的交界处;其次,不存在任何圆柱面可以依次穿过4个或更多的矩形孔而封闭成环;再次,每个由交叉隔板或隔板与电池内壁形成的方格的同一棱边不能同时存在两个及以上的矩形孔;最后,矩形孔8的宽度上限不能超过由交叉隔板或隔板与电池内壁形成的方格的棱边边长的15,下限以保证流体液态金属或者电解质顺畅流动如4毫米为最小尺寸。矩形孔8在竖直方向上的高度应该大于电解质充放电时的最大位移量。由于所加入的栅格5的顶端与负极电流收集器2之间没有间隙或嵌入负极电流收集器2内部,所以矩形孔8的顶端只需高于液态金属电池放电时电解质层上移的最大位移即可;矩形孔8的底端须低于电解质6在充电过程中向下移动的最大位移量并延伸至正极材料7高度以电池装配时的正极材料7原始高度为基准的23~712处当栅格5的底端只延伸至正极材料7原始高度的23时,矩形孔8的底端与栅格5的底端平齐。本专利所提出的栅格5主要针对细高型液态金属电池。电解质层的厚度可以选为液态金属电池壳体1高度的19~140。在能保证液态金属电池稳定运行的条件下,优先选择更薄的电解质以减少电能损耗。

权利要求:1.一种带抑制流体不稳定性栅格装置的方形截面液态金属电池,其特征在于,该液态金属电池包括电池壳体1、负极电流收集器2、负极材料3、金属网或金属板4、栅格5、电解质6、正极材料7、矩形孔8和正极电流收集器9;所述的正极材料7、电解质6和负极材料3自下而上填充于电池壳体1中;正极材料7和负极材料3均为液态金属或合金;电解质6为液态高温熔融盐;其中,正极材料7密度>电解质6密度>负极材料3密度;负极材料3和正极材料7的外侧各自设置负极电流收集器2和正极电流收集器9;置于电池壳体1内部的栅格5是由呈交叉式的隔板组成,并依次穿过负极材料3、电解质6和正极材料7;栅格5的顶端与负极电流收集器2之间没有间隙,以避免因电流密度不同而推动顶部的负极材料3流动;栅格5的底端低于电解质6在充电过程中向下移动的最大位移量并延伸至正极材料7高度的23~12处,以保证栅格5在液态金属电池的整个充、放电过程中能够始终抑制不稳定性的发生;栅格5内部设置金属网或金属板4;栅格5上开设矩形孔8,矩形孔8在竖直方向上的高度大于电解质6充电或放电时的最大位移量,以保证两种不同液体的交界面始终处于同一水平面内,并防止感生磁场在整个液态金属电池内部或贯通多个方格而形成封闭环路。2.根据权利要求1所述的一种带抑制流体不稳定性栅格装置的方形截面液态金属电池,其特征在于,所述的栅格5由相互交叉的隔板组成,隔板在方形截面液态金属电池的任意水平截面内以网格状的形式均匀排布;当组成栅格5的隔板数量为偶数对时,受矩形孔8的分布条件限制,需采用中心对称结构,并采用拼接方式安装;当组成栅格5的隔板数量为奇数对时,受矩形孔8的分布条件限制,采用轴对称或中心对称结构,并采用拼接方式安装。3.根据权利要求1或2所述的一种带抑制流体不稳定性栅格装置的方形截面液态金属电池,其特征在于,所述的栅格5与液态金属电池的侧壁之间没有间隙;所述的栅格5的顶端直接嵌入负极电流收集器2中或与负极电流收集器2直接接触;组成栅格5的隔板的厚度为电池壳体1宽度的160~1100;所述的栅格5的材质为电绝缘、绝磁、耐腐蚀材质。4.根据权利要求1或2所述的一种带抑制流体不稳定性栅格装置的方形截面液态金属电池,其特征在于,所述的矩形孔8的设置规则为:首先矩形孔8只能贴近液态金属电池内壁或交叉隔板的交界处;其次,不存在任何圆柱面可以依次穿过4个及以上的矩形孔而封闭成环;再次,每个由交叉隔板或隔板与液态金属电池内壁形成的方格的同一棱边不能同时存在两个及以上的矩形孔8;最后,矩形孔8的宽度上限不能超过由交叉隔板或隔板与电池内壁形成的方格的棱边边长的15,下限以保证液态金属或电解质顺畅流动为最小尺寸。5.根据权利要求3所述的一种带抑制流体不稳定性栅格装置的方形截面液态金属电池,其特征在于,所述的矩形孔8的设置规则为:首先矩形孔8只能贴近液态金属电池内壁或交叉隔板的交界处;其次,不存在任何圆柱面可以依次穿过4个及以上的矩形孔而封闭成环;再次,每个由交叉隔板或隔板与液态金属电池内壁形成的方格的同一棱边不能同时存在两个及以上的矩形孔8;最后,矩形孔8的宽度上限不能超过由交叉隔板或隔板与电池内壁形成的方格的棱边边长的15,下限以保证液态金属或电解质顺畅流动为最小尺寸。6.根据权利要求1、2或5所述的一种带抑制流体不稳定性栅格装置的方形截面液态金属电池,其特征在于,所述矩形孔8的顶端高于液态金属电池放电时电解质层上移的最大位移;矩形孔8的底端低于电解质6在充电过程中向下移动的最大位移量并延伸至正极材料7高度的23~712处;当栅格5的底端只延伸至正极材料7原始高度的23时,矩形孔8的底端与栅格5的底端平齐。7.根据权利要求3所述的一种带抑制流体不稳定性栅格装置的方形截面液态金属电池,其特征在于,所述矩形孔8的顶端高于液态金属电池放电时电解质层上移的最大位移;矩形孔8的底端低于电解质6在充电过程中向下移动的最大位移量并延伸至正极材料7高度的23~712处;当栅格5的底端只延伸至正极材料7原始高度的23时,矩形孔8的底端与栅格5的底端平齐。8.根据权利要求4所述的一种带抑制流体不稳定性栅格装置的方形截面液态金属电池,其特征在于,所述矩形孔8的顶端高于液态金属电池放电时电解质层上移的最大位移;矩形孔8的底端低于电解质6在充电过程中向下移动的最大位移量并延伸至正极材料7高度的23~712处;当栅格5的底端只延伸至正极材料7原始高度的23时,矩形孔8的底端与栅格5的底端平齐。9.根据权利要求1、2、5、7或8所述的一种带抑制流体不稳定性栅格装置的方形截面液态金属电池,其特征在于,所述的电解质6厚度为液态金属电池1高度的19~140;所述栅格5在任意水平截面内,除栅格5后流体区域的截面积占液态金属电池总横截面积的10.根据权利要求6所述的一种带抑制流体不稳定性栅格装置的方形截面液态金属电池,其特征在于,所述的电解质6厚度为液态金属电池1高度的19~140;所述栅格5在任意水平截面内,除栅格5后流体区域的截面积占液态金属电池总横截面积的

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