一种用于钠硫电池的安全结构制造技术

本实用新型专利技术公开了储能领域一种用于钠硫电池的安全结构，包括陶瓷电解质管和套接在所述陶瓷电解质管内的储钠管，所述陶瓷电解质管和储钠管之间形成阴极室；所述储钠管的底部连接一储钠管半球，所述储钠管和所述储钠管半球之间设有隔板，该隔板上开有至少一个第一通孔；所述储钠管半球底面的中心设有第二通孔，所述第二通孔的正上方，设有与所述隔板底面弹性连接，并能将所述第二通孔封闭的封堵部件。其技术效果是：其能够在陶瓷电解质管破裂或出现微裂纹时，防止液态钠流入钠硫电池的阴极室的同时，降低对陶瓷电解质管加工精度的要求。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及储能领域的一种用于钠硫电池的安全结构。
技术介绍
钠硫电池的核心关键材料是β -Al2O3制成的陶瓷电解质管，电池循环寿命在很大程度上取决于陶瓷电解质管的质量性能。一旦陶瓷电解质管有微裂纹或者破裂，液态钠和液态硫直接接触发生剧烈反应，温度最高可达2000°C，瞬间熔化钠硫电池中金属组件，造成活性物质泄漏。因此必须在钠硫电池中设计安全结构，避免上述情况的发生。如图1所示，在申请日为2011年12月16日，申请号为201120528962.6，名称为钠硫电池的专利申请中公布了 一种技术方案，该方案中的钠硫电池包括从外向内依次套接的陶瓷电解质管1、安全管100和储钠管2，储钠管2的底面上开有底部通孔21。钠硫电池工作时，安全管100与陶瓷电解质管I之间形成钠硫电池的阴极室Rl，阴极室的宽度为0.01 0.1mm。储钠管2中储存的液态钠，先从底部通孔21中流出，进入储钠管2与安全管100之间的安全间隙R3，并沿着安全间隙R3上升，然后，液态钠从安全管100的顶部溢出，进入阴极室R1，并通过陶瓷电解质管I与阳极室R2内的液态硫发生反应，生成多硫化钠。当陶瓷电解质管I破裂时，随着电池温度的升高，安全管100和陶瓷电解质管I膨胀，由于安全管100是由不锈钢或铝合金制成的，陶瓷电解质管是由β ”-Al2O3制成的，因此安全管100的膨胀程度远大于陶瓷电解质管1，因此，陶瓷电解质管I和安全管100之间的阴极室Rl封闭，防止反应进一步进行。这样设计的缺陷在于:安全管100的长度增加，增加了材料的消耗，另外一方面，陶瓷电解质管I加工精度有着严格的要求，比如陶瓷电解质管I底面的圆度偏差必须小于0.04mm，增加了制造成本，更为关键的是，安全管100和陶瓷电解质管I之间的间隙无法永久封闭。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于钠硫电池的安全结构，其能够在陶瓷电解质管破裂或出现微裂纹时，防止液态钠流入钠硫电池的阴极室的同时，降低对陶瓷电解质管加工精度的要求。实现上述目的的一种技术方案是:一种用于钠硫电池的安全结构，包括陶瓷电解质管和套接在所述陶瓷电解质管内的储钠管，所述陶瓷电解质管和储钠管之间形成阴极室;所述储钠管的底部连接一储钠管半球，所述储钠管和所述储钠管半球之间设有隔板，该隔板上开有至少一个第一通孔；所述储钠管半球底面的中心设有第二通孔，所述第二通孔的正上方，设有与所述隔板底面弹性连接，并能将所述第二通孔封闭的封堵部件。进一步的，所述封堵部件与所述隔板之间通过熔丝和弹簧连接，所述熔丝的熔点小于所述弹簧的熔点，且所述弹簧始终处于压缩状态。进一步的，所述隔板的底面上，围绕所述封堵部件设有导向部件。再进一步的，所述隔板的底面上，围绕所述封堵部件设有导向部件，所述导向部件与所述隔板连接处设有径向小孔，所述熔丝通过该径向小孔与所述隔板的底面固定。进一步的，所述陶瓷电解质管外壁的底面设有绝缘涂层。再进一步的，所述绝缘涂层是由α氧化铝涂层。进一步的，所述封堵部件的形状为截面面积上大下小的圆锥体。采用了本技术的一种用于钠硫电池的安全结构的技术方案，即在钠硫电池的储钠管的底部连接一储钠管半球，所述储钠管和所述储钠管半球之间设有隔板，该隔板上开有至少一个第一通孔；所述储钠管半球底面的中心设有第二通孔，所述第二通孔的正上方，设有与所述隔板底面弹性连接，并能将所述第二通孔封闭的封堵部件的技术方案。其技术效果是:其能够在陶瓷电解质管破裂或出现微裂纹时，防止液态钠流入钠硫电池的阴极室的同时，并降低对陶瓷电解质管加工精度的要求。附图说明图1为现有技术钠硫电池的结构示意图。图2为本技术的一种用于钠硫电池的安全结构的示意图。图3为图2中A部分的局部示意图。图4为图2种A部分的工作状态示意图。具体实施方式请参阅图2至图4，本技术的专利技术人为了能更好地对本技术的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明:实施例1请参阅图2至图4，本技术的一种用于钠硫电池的安全结构包括陶瓷电解质管1，储钠管2，以及连接在储钠管2底部的储钠管半球3，储钠管半球3和储钠管2之间设有隔板4。隔板4上设有至少一个第一通孔41，供储钠管2内的液态钠流入储钠管半球3。储钠管半球3的底面的中心设有第二通孔31，使得储钠管半球3内的液态钠流入储钠管2和陶瓷电解质管I之间的阴极室R1，而阴极室Rl内的液态钠通过陶瓷电解质管I对钠离子的传导作用，与存储在陶瓷电解质管I和金属壳体8之间阳极室R2内的液态硫发生反应。在第二通孔31的正上方，设有与隔板4底面弹性连接，并能将第二通孔31封闭的封堵部件5。当钠硫电池的陶瓷电解质管I发生破裂，钠硫电池的温度升高时，该封堵部件5可在弹性力的作用下竖直下降，将第二通孔31封闭，防止液态钠进入阴极室Rl，与液态硫的进一步反应，起到安全保护的作用，同时对于陶瓷电解质管I加工精度的要求下降，陶瓷电解质管I底面的圆度可以大于0.04mm,降低了钠硫电池的制造成本。本实施例中，封堵部件5不能和液态钠发生反应，因此其优选的材质为不锈钢。本实施例中，封堵部件5的优选形状为截面面积上大下小的圆锥体或者圆锥台，采用圆锥体或者圆锥台的好处在于:它们都有一个导向角Θ，导向角Θ可使封堵部件5准确地封闭第二通孔31。本实施例中储钠管2和隔板4均采用的是与液态钠不发生反应的不锈钢。实施例2请参阅图2至图4，实施例2是对实施例1的进一步细化，本实施例中，所述封堵部件5是通过熔丝61和弹簧62与隔板4底面连接的。本实施例中要求弹簧62的熔点要大于熔丝61的熔点，并且弹簧62要始终处于压缩状态。本实施例中要求弹簧62在高温下仍具有弹力，同时弹簧62不能和液态钠发生反应，因此本技术中有优选包含铬、钥、镍、钛以及稀土元素的耐高温不锈钢来制作弹簧62，弹簧62的圈数六至十圈，以确保封堵部件5将第二通孔31封闭后，弹簧62依旧对封堵部件5保持压力。本实施例中所选用的熔丝61也不能和液态钠反应，因此优选包含铝锰镁等元素的铝合金丝，该铝合金丝的熔点在580°C左右。由于本实施例中，封堵部件5的质量约为10g，因此本技术中熔丝61的优选为的直径为0.6-1.2mm，这是因为熔丝61的拉力随着温度的升高而下降，若熔丝直径小于0.6mm,在400°C条件下，熔丝61的拉力小于弹簧62的弹力甚至熔丝61发生断裂，封堵部件5提前下落，将第二通孔31封闭，钠硫电池无法工作。熔丝61的直径大于1.2mm,电池温度升至450°C时，弹簧62的弹力仍然小于熔丝61的拉力，封堵部件5无法落下，储钠管2对液态钠的供给无法停止，起不到安全保护的作用。熔丝61的直径为0.6-1.2mm，熔丝61的拉力和弹簧62的弹力相等的温度在400 450°C之间。在本技术的一种用于钠硫电池的安全结构尚未启动时，在熔丝61的拉力的作用下，弹簧62处于压缩状态，因而弹簧62中存储着能量，若钠硫电池温度持续升高，熔丝61的拉力和弹簧62的弹力相等时，弹簧62中存储着能量会因为熔丝61拉力的下降而释放，致使封堵部件5落下，封闭第二通孔31。同时，弹簧的熔点大于1200°C，并且在封堵部件5将第二通孔31封闭后，弹簧62依旧保持压缩状态，对封本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于钠硫电池的安全结构，包括陶瓷电解质管（1）和套接在所述陶瓷电解质管（1）内的储钠管（2），所述陶瓷电解质管（1）和储钠管（2）之间形成阴极室（R1），其特征在于：所述储钠管（2）的底部连接一储钠管半球（3），所述储钠管（2）和所述储钠管半球（3）之间设有隔板（4），该隔板（4）上开有至少一个第一通孔（41）；所述储钠管半球（3）底面的中心设有第二通孔（31），所述第二通孔（31）的正上方，设有与所述隔板（4）底面弹性连接，并能将所述第二通孔（31）封闭的封堵部件（5）。

【技术特征摘要】
1.一种用于钠硫电池的安全结构，包括陶瓷电解质管(I)和套接在所述陶瓷电解质管(O内的储钠管(2)，所述陶瓷电解质管(I)和储钠管(2)之间形成阴极室(R1)，其特征在于: 所述储钠管(2)的底部连接一储钠管半球(3)，所述储钠管(2)和所述储钠管半球(3)之间设有隔板(4)，该隔板(4)上开有至少一个第一通孔(41);所述储钠管半球(3)底面的中心设有第二通孔(31)，所述第二通孔(31)的正上方，设有与所述隔板(4)底面弹性连接，并能将所述第二通孔(31)封闭的封堵部件(5)。2.根据权利要求1所述的一种用于钠硫电池的安全结构，其特征在于:所述封堵部件(5)与所述隔板(4)之间通过熔丝(61)和弹簧(62)连接，所述熔丝(61)的熔点小于所述弹簧(62)的熔点，且所述弹簧(62)始终处于压缩状态。3.根据权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚明光，潘红涛，韩金铎，茅雁，刘宇，陆志清，
申请(专利权)人：上海电气钠硫储能技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：