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，包括外壳和套接在外壳内的电解质陶瓷管；外壳与电解质陶瓷管径向之间形成正极室，电解质陶瓷管径向内侧形成负极室，正极室内填充有多孔导电纤维毡，电解质陶瓷管的顶面上设有径向向外突出的陶瓷绝缘环，陶瓷绝缘环与外壳之间设有正极密封装置，将正极室封闭，负极室内设有储钠管以及套接在储钠管外侧的安全管，储钠管的顶部通过负极密封盖封闭，陶瓷绝缘环与负极密封盖之间设有负极密封环，将负极室封闭，安全管外壁的底部与电解质陶瓷管内壁的底部之间设有绝缘且对液态钠不浸润的缓冲层，电解质陶瓷管外壁的底部设有绝缘且对硫和多硫化钠不浸润的底部保护层。（*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
如图1所示，钠硫电池包括外壳I以及套接在外壳I内的电解质陶瓷管4。外壳I与电解质陶瓷管4之间形成正极室100，正极室100内填充有多孔导电纤维毡2。电解质陶瓷管4的顶面上设有径向向外突出的陶瓷绝缘环3，将正极室100封闭。电解质陶瓷管4内侧形成负极室400。负极室400内设有储钠管9以及套接在储钠管9外侧的安全管8。储钠管9的底部设有贯通孔91，储钠管9的顶部通过负极密封盖11封闭。负极密封盖11将负极室400和储钠管9封闭。钠硫电池的核心部件是电解质陶瓷管4，电解质陶瓷管4由β ”-Α1203制成，其传导钠离子，兼做隔膜。钠硫电池循环寿命在很大程度上取决于电解质陶瓷管4的质量性能。一旦电解质陶瓷管4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20000C，瞬间熔化钠硫电池内的所有组件，造成活性物质泄漏。现有钠硫电池安全防护结构主要采用在电解质陶瓷管4与储钠管9之间套接与电解质陶瓷管4膨胀系数相差较大的安全管8，安全管8通常由铝或铝合金制成，安全管8与电解质陶瓷管4内壁之间的径向间隙401，径向间隙401的宽度控制在100微米，当电解质陶瓷管4破损后，安全管8轴向膨胀紧贴电解质陶瓷管4的内壁，并且给予电解质陶瓷管4的底部的内壁以压力，该压力大于电解质陶瓷管4底部外壁所受到的压力，安全管8与电解质陶瓷管4之间的径向间隙401也随着安全管8的径向膨胀闭合，钠和硫无法接触。该防护方法对电解质陶瓷管4的垂直度，以及电解质陶瓷管4底部的圆度要求较高，因此加工电解质陶瓷管4费时费力，同时电解质陶瓷管4在使用过程中极易损坏。
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，其能够可以防止电解质陶瓷管底部的液态钠参与反应，保护电解质陶瓷管底部的同时，降低对于电解质陶瓷管垂直度和底部圆度的要求。实现上述目的的一种技术方案是:一种钠硫电池，包括外壳和套接在所述外壳内的电解质陶瓷管；所述外壳与所述电解质陶瓷管径向之间形成正极室，所述电解质陶瓷管径向内侧形成负极室，所述正极室内填充有多孔导电纤维毡，所述电解质陶瓷管的顶面上设有径向向外突出的陶瓷绝缘环，所述陶瓷绝缘环与所述外壳之间设有正极密封装置，将所述正极室封闭，所述负极室内设有储钠管以及套接在所述储钠管外侧的安全管，所述储钠管的顶部通过负极密封盖封闭，所述陶瓷绝缘环与所述负极密封盖之间设有负极密封环，将所述负极室封闭，:所述安全管外壁的底部与所述电解质陶瓷管内壁的底部之间设有绝缘且对液态钠不浸润的缓冲层，所述电解质陶瓷管外壁的底部设有绝缘且对硫和多硫化钠不浸润的底部保护层。进一步的，所述缓冲层是采用氧化锆、氮化硅、氧化铝粉或碳粉中的任意一种，所述底部保护层采用硅酸铝纤维制成。进一步的，所述安全管与所述电解质陶瓷管之间的径向间隙中设有间隙填充层，所述间隙填充层的由金属纤维编成，且所述间隙填充层的孔隙率为?％。进一步的，所述储钠管的底部设有贯通孔和过滤层，所述过滤层是由304不锈钢或者316不锈钢的纤维编织成的。再进一步的，所述储钠管和所述安全管的底部均为矩形底。进一步的，所述安全管的顶面高于所述电解质陶瓷管的顶面。进一步的，所述储钠管以及所述正极室内均填充有保护气体。再进一步的，所述储钠管的上部空间，以及所述正极室的上部空间内的保护气体均为氮气。进一步的，所述正极密封装置包括L形金属环、槽形金属环和顶部金属环；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高于所述陶瓷绝缘环的顶面，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。采用了本技术的一种钠硫电池的技术方案，即包括从外向内依次套接的外壳、电解质陶瓷管、安全管和储钠管的钠硫电池，所述安全管外壁的底部与所述电解质陶瓷管内壁的底部之间设有绝缘且对液态钠不浸润的缓冲层，所述电解质陶瓷管外壁的底部设有绝缘且对硫和多硫化钠不浸润的底部保护层的技术方案。其技术效果是:其能够可以防止电解质陶瓷管底部的液态钠参与反应，保护电解质陶瓷管底部的同时，降低对于电解质陶瓷管垂直度和底部圆度的要求。【附图说明】图1为现有技术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的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，本技术的一种钠硫电池，包括从外向内套接的外壳1、电解质陶瓷管4、安全管8和储钠管9。电解质陶瓷管4的径向内侧为钠硫电池的负极室400。电解质陶瓷管4与外壳I径向之间为钠硫电池的正极室100。因此安全管8和储钠管9都位于负极室400内。储钠管9的顶部通过与负极密封盖11的焊接封闭。储钠管9的顶部通过与负极密封盖11的焊接方式是激光焊或者钨极惰性气体保护焊。正极室100内填充有多孔导电纤维毡2，多孔导电纤维毡2内填充有硫或者多硫化钠。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与外壳I之间设有正极密封装置6，将正极室100封闭。负极密封盖11和陶瓷绝缘环3的顶面之间设有负极密封环7，将负极室400封闭。储钠管9作用是储存液态金属钠，可采用焊接性能和刚性都良好的奥氏体不锈钢，使其能够与负极密封盖11焊接。储钠管9的底部采用矩形底。储钠管9的底部设有贯通孔91。贯通孔91的直径0.3-lmm，用以限制液态钠从储钠管9流向安全管8的流速。为了保证储钠管9的强度以及钠硫电池的安全运行，储钠管9的壁厚0.8-1.5_。同时，储钠管9的底部还设有过滤层92，过滤层92主要是由金属纤维编织而成，特别是柔软的304或者316L不锈钢纤维编织而成的，金属纤维直径8-20微米。过滤层92作用是过滤液态钠中的高熔点杂质微粒，比如碳酸钠微粒以及未熔融的金属钠微粒等，防止贯通孔91被堵塞，以及防止这些颗粒进入安全管8与电解质陶瓷管4之间的径向间隙401，进而造成该径向间隙401被堵塞，保证液态钠的顺畅流入安全管8，从而防止钠硫电池因为电解质陶瓷管4因为得不到充分的液态钠的供应而失效。安全管8套接在储钠管9的外侧，安全管8采用纯铝或者铝合金，采用冷拉法获得，壁厚0.5-lmm,以保证其强度。其作用在于将储钠管9中的钠和正极室100中的硫分离。安全管8的内径大于储钠管9的外径0.6?1.2mm,以控制安全管8内液态钠的量，从而保证钠硫电池的安全运行。另外一方面，安全管8的顶面必须高于电解质陶瓷管4的顶面，优选的方式为高于陶瓷绝缘环4的顶面，以杜绝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钠硫电池，包括外壳（1）和套接在所述外壳（1）内的电解质陶瓷管（4）；所述外壳（1）与所述电解质陶瓷管（4）径向之间形成正极室（100），所述电解质陶瓷管（4）径向内侧形成负极室（400），所述正极室（100）内填充有多孔导电纤维毡（2），所述电解质陶瓷管（4）的顶面上设有径向向外突出的陶瓷绝缘环（3），所述陶瓷绝缘环（3）与所述外壳（1）之间设有正极密封装置（6），将所述正极室（100）封闭，所述负极室（400）内设有储钠管（9）以及套接在所述储钠管（9）外侧的安全管（8），所述储钠管（9）的顶部通过负极密封盖（11）封闭，所述陶瓷绝缘环（3）与所述负极密封盖（11）之间设有负极密封环（7），将所述负极室（400）封闭，其特征在于：所述安全管（8）外壁的底部与所述电解质陶瓷管（4）内壁的底部之间设有绝缘且对液态钠不浸润的缓冲层（5），所述电解质陶瓷管（4）外壁的底部设有绝缘且对硫和多硫化钠不浸润的底部保护层（10）。

【技术特征摘要】
1.一种钠硫电池，包括外壳(I)和套接在所述外壳(I)内的电解质陶瓷管(4);所述外壳(I)与所述电解质陶瓷管(4)径向之间形成正极室(100)，所述电解质陶瓷管(4)径向内侧形成负极室(400)，所述正极室(100)内填充有多孔导电纤维毡(2)，所述电解质陶瓷管(4)的顶面上设有径向向外突出的陶瓷绝缘环(3)，所述陶瓷绝缘环(3)与所述外壳(I)之间设有正极密封装置(6 )，将所述正极室(100 )封闭，所述负极室(400 )内设有储钠管(9 )以及套接在所述储钠管(9)外侧的安全管(8)，所述储钠管(9)的顶部通过负极密封盖(11)封闭，所述陶瓷绝缘环(3)与所述负极密封盖(11)之间设有负极密封环(7)，将所述负极室(400)封闭，其特征在于: 所述安全管(8)外壁的底部与所述电解质陶瓷管(4)内壁的底部之间设有绝缘且对液态钠不浸润的缓冲层(5)，所述电解质陶瓷管(4)外壁的底部设有绝缘且对硫和多硫化钠不浸润的底部保护层(10)。2.根据权利要求1所述的一种钠硫电池，其特征在于:所述缓冲层(5)是采用氧化锆、氮化硅、氧化铝粉或碳粉中的任意一种，所述底部保护层(10)采用硅酸铝纤维制成。3.根据权利要求1所述的一种钠硫电池，其特征在于:所述安全管(8)与所述电解质陶瓷管(4)之间的径向间隙(401)中设有间隙填充层(13)，所述间隙填充层(13)的由金属纤维编成，且所述间隙填充层(13)的孔隙率为30?50%。4.根据权利要求1所述的一种钠硫电池，其特征在于:所述储钠管(9)的底部设有贯通孔(91)和过滤层(92)，所述过滤层(92)是由304不锈钢或者316不锈钢的纤维编织成的。5.根据权利要求4中任意一项所述的一种钠硫电池，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇，龚明光，茅雁，邵偲蔚，王国林，
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：