一种钠硫电池制造技术

本实用新型专利技术公开了化学储能领域的一种钠硫电池，包括从外向内依次套接的外壳、电解质陶瓷管和储钠管，外壳与电解质陶瓷管径向之间形成正极室，电解质陶瓷管的顶面上固定有径向向外突出的陶瓷绝缘环，正极室通过L形金属环、槽形金属环和顶部金属环封闭；L形金属环分为垂直段和水平段，水平段的顶面与陶瓷绝缘环的底面固定；垂直段的内侧面与陶瓷绝缘环的外侧面固定，外侧面与外壳的内侧面分离，顶面高于陶瓷绝缘环的顶面；槽形金属环上设有内圈槽壁和外圈槽壁，内圈槽壁高于外圈槽壁，外圈槽壁的外侧面与L形金属环的垂直段的内侧面固定，顶部金属环连接槽形金属环的内圈槽壁的外侧面和外壳的内侧面。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
—种钠硫电池
本技术涉及化学储能领域的一种钠硫电池。
技术介绍
钠硫电池的关键材料是β ”_Α1203制成的电解质陶瓷管，电池安全性能在很大程度上取决于电解质陶瓷管的力学性能。一旦电解质陶瓷管有微裂纹或者破裂，钠和硫，直接接触发生剧烈反应，温度最高可达2000°C。钠硫电池的安全性主要有两个方面，其中一个为电池升降温安全性能，电池模块不可避免的要进行定期维护等工作，电池降温时，尤其是温度降至280°C之下时，钠硫电池正极室内的硫和多硫化钠凝固，电解质陶瓷管底部收到较大压应力，如果压应力得到不释放，容易导致电解质陶瓷管的管口部和底部损坏，造成钠和硫磺直接发生反应，危害性较大，出现上述情况的根本原因在于钠硫电池的正极在设计上存在不合理之处。如图1所示，现有钠硫电池，钠硫电池的正极包括外壳I以及套接在外壳I内侧的电解质陶瓷管4，电解质陶瓷管4之间形成钠硫电池的正极室100。外壳I兼做正极集流体以及储存正极活性物质。电解质陶瓷管4的顶面上固定有一个径向向外突出的陶瓷绝缘环3，陶瓷绝缘环3与电解质陶瓷管4是通过热压焊固定的。陶瓷绝缘环3与钠硫电池的外壳I的径向之间设有正极密封环60，正极密封环60与陶瓷绝缘环3之间通过热压焊固定，正极密封环60与外壳I的内侧面之间通过焊接固定,从而将钠硫电池的正极室100封闭，钠硫电池的正极室100内填充有对硫和多硫化钠浸润的多孔导电纤维毡2，多孔导电纤维毡2具有导电性。钠硫电池的正极反应材料硫填装在多孔导电纤维毡2中。这样的设计，在钠硫电池降温过程中，电解质陶瓷管4受到的压应力，传递给陶瓷绝缘环3上后，很难再通过正极密封环60分散，为了分散电解质陶瓷管4受到的压应力，采用了波纹管的结构铝合金作为外壳I。铝合金的缺点是耐热性以及强度不高，而采用不锈钢作为外壳I时，从成本及性能来说，波纹管结构不适合。这样的设计也不能从根本上消除电解质陶瓷管所受到的压应力，电解质陶瓷管4的底部及管口仍旧会开裂，因此必须考虑其它方式来分散电解质陶瓷管所受到的压应力。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种钠硫电池，其能够有效解决在钠硫电池冷却过程中，电解质陶瓷管因为压应力的作用而破裂或者出现微裂纹的技术问题。实现上述目的的一种技术方案是:一种钠硫电池，包括从外向内依次套接的外壳、电解质陶瓷管和储钠管，所述外壳与电解质陶瓷管径向之间形成正极室，所述储钠管的顶部通过负极密封盖封闭，所述电解质陶瓷管的顶面上固定有径向向外突出的陶瓷绝缘环，所述陶瓷绝缘环的顶面与负极密封盖之间设有负极密封环；所述正极室是通过L形金属环、槽形金属环和顶部金属环封闭的；所述L形金属环分为垂直段和水平段，所述水平段的顶面与所述陶瓷绝缘环的底面固定，所述垂直段的内侧面与所述陶瓷绝缘环的外侧面固定；所述垂直段的外侧面与所述外壳的内侧面分离，所述垂直段的顶面高于所述陶瓷绝缘环的顶面；所述槽形金属环的底面与所述陶瓷绝缘环的顶面分离，所述槽形金属环上设有内圈槽壁和外圈槽壁，所述内圈槽壁高于所述外圈槽壁，所述外圈槽壁的外侧面与所述L形金属环的垂直段的内侧面固定，且所述外圈槽壁的顶面与所述L形金属环的垂直段的顶面等闻;所述顶部金属环连接所述槽形金属环的内圈槽壁的外侧面和所述外壳的内侧面，所述顶部金属环的顶面与所述槽形金属环内圈槽壁的顶面以及所述外壳的顶面等高；所述顶部金属环的顶面上外有一个环形槽。进一步的，沿所述陶瓷绝缘环底面的外缘设有倒台阶结构，所述L形金属环的水平段的顶面与所述倒台阶结构的底面固定。进一步的，所述外壳的内侧面的顶部设有限位台阶结构，所述顶部金属环的底面以及外侧面与该限位台阶结构固定。进一步的，所述L形金属环与所述陶瓷绝缘环之间通过热压焊固定，所述L形金属环与所述槽形金属环之间，所述槽形金属环与所述顶部金属环之间，以及所述顶部金属环与所述外壳之间均通过焊接固定。再进一步的，所述L形金属环与所述槽形金属环之间，所述槽形金属环与所述顶部金属环之间，以及所述顶部金属环与所述外壳之间均通过激光焊或者惰性气体钨极保护焊固定。进一步的，所述L形金属环的厚度d为0.3?Imm,且所述L形金属环的垂直段的顶面高于所述陶瓷绝缘环的顶面的高度hi为4-10mm。再进一步的，所述槽形金属环的外圈槽壁的高度h2为1.5?2.5mm。进一步的，所述外壳是用不锈钢制成的。进一步的，所述电解质陶瓷管外壁的底部设有缓冲层，所述缓冲层对硫和多硫化钠不浸润。再进一步的，所述缓冲层是由硅酸铝纤维制成的。采用了本技术的一种钠硫电池的技术方案，即该钠硫电池中，其通过以链式连接的L形金属环、槽形金属环和顶部金属环来封闭其正极室，并且L形金属环的垂直段的外侧面与外壳的内侧面分离的技术方案。其技术效果是:通过又L形金属环、槽形金属环和顶部金属环的形变，可以有效吸收电解质陶瓷管所受到的压应力，从而防止电解质陶瓷管底部和顶部的开裂或出现微裂纹，保护钠硫电池的安全运行。【附图说明】图1为现有技术的的一种钠硫电池的结构示意图。图2为本技术的一种钠硫电池的结构示意图。图3为图2中A部分的放大示意图。【具体实施方式】请参阅图2和图3，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:请参阅图2和图3，本技术一种钠硫电池，包括从外向内依次套接的外壳1、电解质陶瓷管4和储钠管8，储钠管8内储存有液态钠，并作为负极集流体。外壳I与电解质陶瓷管4径向之间形成正极室100，储钠管8与电解质陶瓷管4之间形成负极室400，储钠管8的顶部通过负极密封盖5封闭，储钠管8底部设有贯通孔81，将储钠管8与负极室400连通。电解质陶瓷管4的顶面上固定有径向向外突出的陶瓷绝缘环3，陶瓷绝缘环3的顶面与负极密封盖5之间设有负极密封环9，负极密封环9将负极室400封闭。电解质陶瓷管4与陶瓷绝缘环3之间通过热压焊固定，由于电解质陶瓷管4采用β -Al203,而陶瓷绝缘环3采用α -Al203,因此电解质陶瓷管4与陶瓷绝缘环3之间进行热压焊的焊料为纯铝或铝合金，热压焊是陶瓷与陶瓷，陶瓷与金属之间焊接的常用方式。其中，陶瓷绝缘环3的底面，沿陶瓷绝缘环3的外缘设有倒台阶结构31。陶瓷绝缘环3与外壳之间设有一个正极密封组件6，将正极室100封闭。本技术的第一处改进在于采用正极密封组件6来代替原有的正极密封环60。请参阅图3，本技术的一种钠硫电池，正极密封组件6包L形金属环61、槽形金属环62和顶部金属环63。L形金属环61、槽形金属环62和顶部金属环63通过链式连接方式连接，以连接电解质陶瓷管4的外侧面连接和外壳I的内侧面，从而将位于电解质陶瓷管4和外壳I之间的正极室100封闭。L形金属环61、槽形金属环62和顶部金属环63均为冲压件。L形金属环61分为垂直段611和水平段612，水平段612的顶面与陶瓷绝缘环3的底面固定，或者说水平段612的顶面与陶瓷绝缘环3的倒台阶结构31的底面固定，垂直段611的内侧面与陶瓷绝缘环3的外侧面固定；垂直段611的外侧面与外壳I的内侧面分离，垂直段611的顶面高于陶瓷绝缘环3的顶面。陶瓷绝缘环3与L形金属环61之间均通过热压焊固定，由于热压焊所选用的焊料是纯铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钠硫电池，包括从外向内依次套接的外壳（1）、电解质陶瓷管（4）和储钠管（8），所述外壳（1）与电解质陶瓷管（4）径向之间形成正极室（100），所述储钠管（8）的顶部通过负极密封盖（5）封闭，所述电解质陶瓷管（4）的顶面上固定有径向向外突出的陶瓷绝缘环（3），所述陶瓷绝缘环（3）的顶面与负极密封盖（5）之间设有负极密封环（9），其特征在于：?所述正极室（100）是通过L形金属环（61）、槽形金属环（62）和顶部金属环（63）封闭的；?所述L形金属环（61）分为垂直段（611）和水平段（612），所述水平段（612）的顶面与所述陶瓷绝缘环（3）的底面固定，所述垂直段（611）的内侧面与所述陶瓷绝缘环（3）的外侧面固定；所述垂直段（611）的外侧面与所述外壳（1）的内侧面分离，所述垂直段（611）的顶面高于所述陶瓷绝缘环（3）的顶面；?所述槽形金属环（62）的底面与所述陶瓷绝缘环（3）的顶面分离，所述槽形金属环（62）上设有内圈槽壁（621）和外圈槽壁（622），所述内圈槽壁（621）高于所述外圈槽壁（622），所述外圈槽壁（622）的外侧面与所述L形金属环（61）的垂直段（611）的内侧面固定，且所述外圈槽壁（622）的顶面与所述L形金属环（61）的垂直段（611）的顶面等高；?所述顶部金属环（63）连接所述槽形金属环（62）的内圈槽壁（621）的外侧面和所述外壳（1）的内侧面，所述顶部金属环（63）的顶面与所述槽形金属环（62）内圈槽壁（621）的顶面以及所述外壳（1）的顶面等高；所述顶部金属环（63）的顶面上外有一个环形槽（631）。...

【技术特征摘要】
1.一种钠硫电池，包括从外向内依次套接的外壳(I)、电解质陶瓷管(4)和储钠管(8 )，所述外壳(I)与电解质陶瓷管(4)径向之间形成正极室(100)，所述储钠管(8)的顶部通过负极密封盖(5)封闭，所述电解质陶瓷管(4)的顶面上固定有径向向外突出的陶瓷绝缘环(3)，所述陶瓷绝缘环(3)的顶面与负极密封盖(5)之间设有负极密封环(9)，其特征在于: 所述正极室(100)是通过L形金属环(61)、槽形金属环(62)和顶部金属环(63)封闭的； 所述L形金属环(61)分为垂直段(611)和水平段(612)，所述水平段(612)的顶面与所述陶瓷绝缘环(3)的底面固定，所述垂直段(611)的内侧面与所述陶瓷绝缘环(3)的外侧面固定；所述垂直段(611)的外侧面与所述外壳(I)的内侧面分离，所述垂直段(611)的顶面高于所述陶瓷绝缘环(3)的顶面； 所述槽形金属环(62)的底面与所述陶瓷绝缘环(3)的顶面分离，所述槽形金属环(62)上设有内圈槽壁(621)和外圈槽壁(622)，所述内圈槽壁(621)高于所述外圈槽壁(622)，所述外圈槽壁(622)的外侧面与所述L形金属环(61)的垂直段(611)的内侧面固定,且所述外圈槽壁(622)的顶面与所述L形金属环(61)的垂直段(611)的顶面等高； 所述顶部金属环(63)连接所述槽形金属环(62)的内圈槽壁(621)的外侧面和所述外壳(I)的内侧面，所述顶部金属环(63)的顶面与所述槽形金属环(62)内圈槽壁(621)的顶面以及所述外壳(I)的顶面等高；所述顶部金属环(63)的顶面上外有一个环形槽(631)。2.根据权利要求1所述的一种钠硫电池，其特征在于:沿所述陶瓷绝缘环(3)底面的外缘设有倒台阶结构(...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚明光，韩金铎，祝铭，周日生，邵偲蔚，
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：