[發明專利]一種用于鈉硫電池陶瓷管燒結的裝置

有效

• 申請號: 201210537671.2
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103123221A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 陳福平;徐小剛;祝銘;潘經鏞
• 申請（專利權）人: 上海電氣鈉硫儲能技術有限公司
• 主分類號: F27B11/00
• 分類號: F27B11/00;F27D1/00;H01M10/39
• 代理公司: 上海兆豐知識產權代理事務所(有限合伙) 31241
• 代理人: 黃美英

技術領域

本發明涉及一種用于鈉硫電池陶瓷管的燒結裝置。

背景技術

鈉硫電池（Sodium?Sulfur?Battery）是以Na-β″-Al₂O₃陶瓷管作為電解質和隔膜、金屬鈉作為負極材料、非金屬硫作為正極材料的二次電池。它具有比能量高、高功率放電、效率高、循環壽命長等優點，可應用于電網削峰填谷、新能源接入、應急電源、電能質量優化等領域。

固體電解質β氧化鋁陶瓷具有良好的鈉離子傳導性能，在常溫下其離子電導率可達到10^-2S/cm數量級，高性能的β氧化鋁陶瓷管是鈉硫電池的核心組件。在應用過程中，要求β氧化鋁陶瓷具有高的離子電導率、高強度以及均勻致密的顯微結構。固體電解質β氧化鋁在高溫下燒結成瓷的過程是鈉硫電池制備中的關鍵步驟，對于鈉硫電池的組裝、性能和制造成本有著決定性的影響。

目前，用于鈉硫電池的固體電解質β氧化鋁陶瓷管燒結的設備一般為高溫燃氣梭式窯或普通的電爐，其內襯材料通常為氧化鋁空心球或剛玉-莫來石耐火磚或剛玉-莫來石纖維毯。由于鈉硫電池的固體電解質β氧化鋁陶瓷管在高溫燒成時有“鈉蒸氣”揮發，用普通的氧化鋁空心球或剛玉-莫來石耐火材料作為燒結窯爐的內襯，在空氣氣氛中耐堿性的腐蝕性極差，易造成燒結窯爐壽命短；同時，氧化鋁空心球或剛玉-莫來石耐火材料的內襯會吸收“鈉蒸氣”，在燒結過程中不利于形成“富鈉”氣氛。為了在燒結過程中爐膛內形成富鈉氣氛、抑制陶瓷管制品中的鈉成份過快揮發，通常做法是將每支電解質β氧化鋁陶瓷管裝入由鉑等貴金屬或堿性高溫耐火材料制成的坩堝工裝內燒結，這不僅增加成本而且增加了燒成工藝的復雜性。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種用于鈉硫電池陶瓷管的燒結裝置，它能使爐膛內保持“富鈉氣氛”，抑制電解質β氧化鋁陶瓷管制品中的鈉成份在高溫燒結過程中的快速揮發，有利于提高薄壁電解質陶瓷管性能的一致性，并能提高設備使用壽命，同時減少產品進出爐操作時間和人力成本。

實現上述目的的技術方案是：一種用于鈉硫電池陶瓷管燒結的裝置，包括由爐底和爐體構成的爐膛、加熱裝置及依次砌筑在爐膛內壁上的保溫層和內襯，其中，所述爐底呈圓盤結構，使所述陶瓷管坯體均勻分布并倒扣在所述爐底上；所述爐體的內腔為與所述爐底形狀適配的圓筒形且頂部為弧形；所述內襯為堿性高溫耐火材料制成的異形磚砌筑而成；所述加熱裝置包括多個由二硅化鉬材料制成的加熱棒，這些加熱棒均布懸掛在所述爐體的內壁上，以使所述爐膛內的溫差不小于±2℃。

上述的用于鈉硫電池陶瓷管燒結的裝置，其中，所述堿性高溫耐火材料為氧化鎂或β氧化鋁陶瓷材料。

上述的用于鈉硫電池陶瓷管燒結的裝置，其中，所述爐底和爐體為分體式，以使所述爐膛以爐體上升、爐底靜置的方式開啟。

上述的用于鈉硫電池陶瓷管燒結的裝置，其中，所述加熱棒呈U形結構。

本發明的用于鈉硫電池陶瓷管的燒結裝置的技術方案，采用由氧化鎂或β氧化鋁材料制成的異形耐火磚作為燒結窯爐的內襯，使用溫度可超過1650℃，且耐堿性腐蝕，基本不吸收陶瓷管在燒結過程中揮發出的“鈉蒸氣”，極大地提高了窯爐的使用壽命，并在爐膛中形成了一定的“富鈉”氣氛，抑制了陶瓷管制品中的鈉成份快速揮發，有利于提高薄壁電解質陶瓷管性能的一致性；同時，陶瓷管坯體可以直接放置于爐膛內裸燒，節省了由鉑金屬或堿性高溫耐火材料制成的坩堝工裝的開發和使用成本，并大量減少了裝爐時間和人力成本。此外，鐘罩形爐體可以最大化地提高陶瓷管的裝載數量，且爐膛溫度場的均勻性較好，清潔無污染，有利于提高陶瓷管的良品率。

附圖說明

圖1為本發明的用于鈉硫電池陶瓷管的燒結裝置的結構示意圖；

圖2為圖1的A-A向視圖。

具體實施方式

為了能更好地對本發明的技術方案進行理解，下面通過具體實施例并結合附圖進行詳細說明：

請參閱圖1和圖2，本發明的一種用于鈉硫電池陶瓷管的燒結裝置，包括由爐底11和爐體12構成的爐膛1、依次砌筑爐膛1的內壁上的保溫層13和內襯14及加熱裝置（圖中未示），其中：

爐底11呈圓盤結構，使陶瓷管坯體2均布地倒扣在爐底11上；

爐體12的內腔為與爐底11的形狀適配的圓筒形且頂部為弧形，使爐體12的整體呈鐘罩式，便于爐膛內的溫度集中在陶瓷管坯體2上，同時鐘罩式爐體可以提高陶瓷管的裝載數量，且使爐膛溫度場的均勻性較好；