一种液态金属电池及其密封结构制造技术

本实用新型专利技术提出了一种密封结构，包括盖板，以及固定设置于所述盖板上的负极集流杆，所述负极集流杆的一端设有负极引线和连接件，所述负极引线和连接件之间还设有绝缘件，所述连接件和绝缘件均套设于所述负极集流杆上，所述负极引线可拆卸地设置于所述负极集流杆的端部。此结构的密封结构，用于液态金属上，与现有结构的密封结构相比，不仅结构简单、生产和使用成本低，而且密封效果和绝缘效果好，较好的解决了液态金属电池密封性和绝缘性差的问题。另一方面，发实用新型专利技术还提出一种包括上述密封结构的液态金属电池。

Liquid metal battery and sealing structure thereof

The utility model provides a sealing structure, comprising a cover plate, and fixed on the cover plate on the cathode collector bar, one end of the cathode current collecting rod is provided with an anode lead and connecting pieces, wherein the anode lead and a connecting piece is arranged between the insulating piece, the connecting piece and the insulating element are sheathed on the the cathode collector bar, an end portion of the anode lead is detachably arranged on the cathode current collecting rod. Compared with the sealing structure of the existing structure, the sealing structure of the structure is not only simple in structure, low in cost of production and use, but also has good sealing effect and insulation effect, and solves the problem of poor sealing and poor insulation of the liquid metal battery. On the other hand, a new type of liquid metal cell including the above sealing structure is also presented.

【技术实现步骤摘要】
一种液态金属电池及其密封结构
本技术涉及电池领域，特别涉及一种液态金属电池及其密封结构。
技术介绍
在现有的电化学储能技术中，中高温储能电池如钠硫电池、液态金属电池等储能技术具有无污染、高能量效率、灵活的功率和能量搭配输出等特征以及长寿命、低维护成本等优点，是应用前景非常好的储能技术。液态金属电池是新近发展起来的一种新型储能技术，液态金属电池的正负极均为熔融态的金属，电解质为熔融盐，由于电极材料与熔盐互不相融，三层液态由于密度差异而自动分层。液态金属电池具有容量高、寿命长、效率高、易放大和价格低廉等特点，成为电网电化学储能领域的研究重点。为保证液态金属电池内部的液态环境，电池需在高温条件下运行，而性质活泼的电极材料在高温环境下对电池结构材料具有极强的腐蚀作用，从而给电池的密封以及绝缘等带来诸多挑战。“用于液态和半液态金属储能电池的正极材料”(申请号CN201310131616.8)和“半液态金属电极储能电池”(申请号CN201310131587.5)中提出，用一段较长的金属筒将密封部位引出至室温并在金属铜内内置绝缘陶瓷管实现电池的绝缘密封，这种方案极大的增加了电池单体的体积，使电池结构变得复杂，给后续的电池成组研究造成许多困扰；“一种液态金属电池”(申请号201510490014.0)中提到使用密封胶进行液态金属电池的密封，但密封胶的成分以及耐高温性能等尚不可知；“一种方形液态金属电池装置及其装配方法”(申请号CN201410349894.5)中提及使用绝缘陶瓷件在负极电流引出杆和正极壳体之间进行密封，但对密封方法也并未做出详细解释。目前，液态金属电池的大规模发展主要受制于密封环节，以及结构较为复杂，生产和使用成本均较高。因此，如何提供一种密封效果好、结构简单以及生产和使用成本低的用于液态金属电池的密封结构，以及包括此密封结构的液态金属电池，成了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：提供一种密封效果好、结构简单以及生产和使用成本低的用于液态金属电池的密封结构，以及包括此密封结构的液态金属电池。本技术的解决方案是这样实现的：本技术提出一种密封结构，包括盖板，以及固定设置于所述盖板上的负极集流杆，所述负极集流杆的一端设有负极引线和连接件，所述负极引线和连接件之间还设有绝缘件，所述连接件和绝缘件均套设于所述负极集流杆上，所述负极引线可拆卸地设置于所述负极集流杆的端部。此结构的密封结构，用于液态金属上，与现有结构的密封结构相比，不仅结构简单、生产和使用成本低，而且密封效果和绝缘效果好，较好的解决了液态金属电池密封性和绝缘性差的问题。本技术的另一技术方案在于在上述基础之上，所述密封结构还包括盖板，所述盖板上设有通孔，所述连接件的外围抵持于所述通孔的内壁上并通过激光焊接固定，所述连接件的内壁抵持于所述绝缘件的外围。本技术的另一技术方案在于在上述基础之上，所述负极集流杆上设有外螺纹，所述负极引线上设有与所述外螺纹配合的螺孔。本技术的另一技术方案在于在上述基础之上，所述绝缘件的材质为氧化镁、氧化锆、氧化钇、氮化硼、氮化铝和氮化硅中的一种或两种；所述盖板和负极集流杆的材质为铜、铜合金、铝、铝合金、奥氏体不锈铁和铁素体不锈铁中的一种。本技术的另一技术方案在于在上述基础之上，所述绝缘件的截面为中空的T形结构，所述负极引线的下端与所述绝缘件接触的面上，以及所述连接件的上端与所述绝缘件接触的面上均设有金属层。本技术的另一技术方案在于在上述基础之上，所述金属层的材质为Cu、Ti、Zr、Ni、Ag、Al和Fe中的一种或多种；且所述金属层的厚度为0.01mm-1mm。本技术的另一技术方案在于在上述基础之上，所述绝缘件、连接件与负极集流杆之间通过扩散焊接方式固定在一起，且扩散焊结在真空、氢气或者惰性气氛中进行；所述焊接温度介于所述金属层熔点的0.6-0.95倍。本技术的另一技术方案在于在上述基础之上，所述负极接头在预定温度范围内，通过预定压力压入所述绝缘件内，所述连接件在预定温度范围内，通过预定压力压入所述绝缘件上。本技术的另一技术方案在于在上述基础之上，所述预定压力介于5-100Mpa之间，并保温保压10-300min。另一方面，本技术还提出一种液态金属电池，包括壳体和设置于壳体顶部的密封结构，所述壳体和密封结构围合成一个密闭空腔，所述密封结构为如上任一项所述的密封结构。本技术的另一技术方案在于在上述基础之上，所述壳体内设有电解液、正极和负极，所述负极集流杆的一端插设于所述负极上；所述壳体的顶部抵持于所述盖板的端部，且所述壳体与所述盖板通过激光焊接方式固定连接在一起。附图说明构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。图1为本技术一种液态电池的剖视示意图；图2为图1中密封结构的剖视示意图。1负极引线2连接件3绝缘件4负极集流杆5盖板6负极7电解液8壳体9正极10金属层具体实施方式下面结合附图对本技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本技术的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。本技术实施例如下，请参见图1和图2所示的液态金属电池及其密封结构，密封结构具体包括水平设置的盖板5，以及竖直设置于盖板5上的负极集流杆4，负极集流杆4一端设有负极引线1和连接件2，负集引线设置于负极集流杆4的顶部，连接件2设置于负极集流杆4的两端之间，连接件2为金属连接件，负极引线1与连接件2之间还设有绝缘件3，并且，连接件2和绝缘件3均套设于负极集流杆4上，而负极引线1则固定设置于所述负极集流杆4的端部，并且负极引线1与负极集流杆4之间的连接方式为可拆卸式连接，具体可以为螺纹连接。此结构的密封结构，用于液态金属上，与现有结构的密封结构相比，不仅结构简单、生产和使用成本低，而且密封效果和绝缘效果好，较好的解决了液态金属电池密封性和绝缘性差的问题。在上述实施例的基础上，本技术另一实施例中，如图1所示，盖板5上设有通孔，连接件2的外围抵持于通孔的内壁上，连接件2的内壁则抵持于绝缘件3的外围，即连接件2套设于绝缘件3上。需要说明的是，为提高盖板5与连接件2连接的可靠性，还可在盖板5上设置一个或多个连接台阶，以进一步提高连接的可靠性。为增强密封性能，金属连接件2和盖板5之间通过激光焊接固定。在上述实施例的基础上，本技术另一实施例中，如图1和图2所示，负极集流杆4上设有外螺纹，负极引线1的中部设有与外螺纹配合的螺孔，负极引线1旋设于负极集流杆4上。在上述实施例的基础上，本技术另一实施例中，对于绝缘件3的材质，优选为氧化镁、氧化锆、氧化钇、氮化硼、氮化铝和氮化硅中的一种或两种，或上述多种材料的混合物。对于盖板5和负极集流杆4的材质，优选为铜、铜合金、铝、铝合金、奥氏体不锈铁和铁素体不锈铁中的一种。在上述实施例的基础上，本技术另一实施例中，如图1和图2所示，绝缘件3的截面为中空的T形结构，由于绝缘件3与连接件2的热膨胀系数差别较大，连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种密封结构，其特征在于，包括盖板(5)，以及固定设置于所述盖板(5)上的负极集流杆(4)，所述负极集流杆(4)的一端设有负极引线(1)和连接件(2)，所述负极引线(1)和连接件(2)之间还设有绝缘件(3)，所述连接件(2)和绝缘件(3)均套设于所述负极集流杆(4)上，所述负极引线(1)可拆卸地设置于所述负极集流杆(4)的端部；所述绝缘件(3)、连接件(2)与负极集流杆(4)之间通过扩散焊接方式固定在一起，且扩散焊结在真空、氢气或者惰性气氛中进行；所述连接件(2)的上端与所述绝缘件(3)接触的面上设有金属层(10)，所述焊接温度介于所述金属层(10)熔点的0.6‑0.95倍。

【技术特征摘要】
1.一种密封结构，其特征在于，包括盖板(5)，以及固定设置于所述盖板(5)上的负极集流杆(4)，所述负极集流杆(4)的一端设有负极引线(1)和连接件(2)，所述负极引线(1)和连接件(2)之间还设有绝缘件(3)，所述连接件(2)和绝缘件(3)均套设于所述负极集流杆(4)上，所述负极引线(1)可拆卸地设置于所述负极集流杆(4)的端部；所述绝缘件(3)、连接件(2)与负极集流杆(4)之间通过扩散焊接方式固定在一起，且扩散焊结在真空、氢气或者惰性气氛中进行；所述连接件(2)的上端与所述绝缘件(3)接触的面上设有金属层(10)，所述焊接温度介于所述金属层(10)熔点的0.6-0.95倍。2.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述盖板(5)上设有通孔，所述连接件(2)的外围抵持于所述通孔的内壁上并通过激光焊接固定，所述连接件(2)的内壁抵持于所述绝缘件(3)的外围。3.根据权利要求2所述的密封结构，其特征在于，所述负极集流杆(4)上设有外螺纹，所述负极引线(1)上设有与所述外螺纹配合的螺孔。4.根据权利要求3所述的密封结构，其特征在于，所述绝缘件(3)的材质为氧化镁、氧化锆、氧化钇、氮化硼、氮化铝和氮化硅中的一种或两种；所述盖板(5)和负极集流杆(4)的材质为铜...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐振轩，黎朝晖，蒋凯，张玘，王康丽，胡林，李建颖，方瑛，何亚玲，陈金玲，
申请(专利权)人：东莞威胜储能技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44