[發明專利]一種鈉硫電池正極密封結構

有效

• 申請號: 201310485630.8
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103531855A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 龔明光;韓金鐸;朱翔宇;祝銘;黃毓敏
• 申請（專利權）人: 上海電氣鈉硫儲能技術有限公司
• 主分類號: H01M10/38
• 分類號: H01M10/38
• 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: 屠軼凡

技術領域

本發明涉及化學儲能領域的一種鈉硫電池正極密封結構。

背景技術

鈉硫電池的關鍵材料是β”-Al₂O₃制成的電解質陶瓷管，電池安全性能在很大程度上取決于電解質陶瓷管的力學性能。一旦電解質陶瓷管有微裂紋或者破裂，鈉和硫直接接觸發生劇烈反應，溫度最高可達2000℃。鈉硫電池的安全性主要有兩個方面，其中一個為電池升降溫安全性能，電池模塊不可避免的要進行定期維護等工作，電池降溫時，尤其是溫度降至280℃之下時，鈉硫電池正極室內的多硫化鈉凝固，電解質陶瓷管底部收到較大壓應力，如果壓應力得到不釋放，容易導致電解質陶瓷管的管口部和底部破裂，造成鈉和硫磺直接發生反應，危害性較大。

如圖1所示，現有的鈉硫電池中，電解質陶瓷管100的頂面上固定有一個徑向向外突出的陶瓷絕緣環1，陶瓷絕緣環1與電解質陶瓷管100是通過熱壓焊固定的。陶瓷絕緣環1的頂面與鈉硫電池的負極密封蓋300之間通過負極密封環5連接，負極密封環5的底部設有一個徑向向外突出的凸緣52，凸緣52的底面與陶瓷絕緣環1的頂面通過熱壓焊固定，從而將鈉硫電池的負極室310封閉。而陶瓷絕緣環1與鈉硫電池的外殼200的徑向之間設有正極密封環7，正極密封環7與陶瓷絕緣環1之間通過熱壓焊固定，正極密封環7與外殼200的內側面之間通過焊接固定，從而將鈉硫電池的正極室210封閉。

這樣的設計，在鈉硫電池降溫過程中，電解質陶瓷管100受到的應力，傳遞到陶瓷絕緣環1上后，很難再通過正極密封環7和負極密封環5分散。為了分散電解質陶瓷管100受到的應力，外殼200采用了波紋管的結構。采用具有高韌性的鋁合金材質時，加工出波紋管的結構是沒問題的，使用不銹鋼來生產鈉硫電池的外殼200時，很難加工出波紋管結構，另外一方面，這樣的設計也不能從根本上消除電解質陶瓷管100所受到的應力，電解質陶瓷管100的底部和管口仍舊會開裂，因此必須考慮其它方式來分散電解質陶瓷管100所受到的應力。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種鈉硫電池正極密封結構，其能夠在鈉硫電池降溫過程中，從根本上消除電解質陶瓷管所受到的應力。

實現上述目的的一種技術方案是：一種鈉硫電池正極密封結構，包括電解質陶瓷管和外殼，所述電解質陶瓷管的頂面上固定有一個徑向向外突出的陶瓷絕緣環；其特征在于：

其還包括L形金屬環、槽形金屬環和頂部金屬環；

所述L形金屬環分為垂直段和水平段，所述水平段的頂面與所述陶瓷絕緣環的底面固定，所述垂直段的內側面與所述陶瓷絕緣環的外側面固定；所述垂直段的外側面與所述外殼的內側面分離，所述垂直段的頂面高于所述陶瓷絕緣環的頂面；

所述槽形金屬環的底面高于所述陶瓷絕緣環的頂面，所述槽形金屬環上設有內圈槽壁和外圈槽壁，所述內圈槽壁高于所述外圈槽壁，所述外圈槽壁的外側面與所述L形金屬環的垂直段的內側面固定，且所述外圈槽壁的頂面與所述L形金屬環的垂直段的頂面等高；

所述頂部金屬環連接所述槽形金屬環的內圈槽壁的外側面和所述外殼的內側面，所述頂部金屬環的頂面與所述槽形金屬環內圈槽壁的頂面以及所述外殼的頂面等高；所述頂部金屬環的頂面上設有一個環形槽。

進一步的，沿所述陶瓷絕緣環底面的外緣設有倒臺階結構，所述L形金屬環的水平段的頂面與所述倒臺階結構的底面固定。

進一步的，所述外殼的內側面的頂部設有限位臺階結構，所述頂部金屬環的底面以及外側面與該限位臺階結構固定。

再進一步的，所述L形金屬環與所述陶瓷絕緣環之間通過熱壓焊固定，所述L形金屬環與所述槽形金屬環之間、所述槽形金屬環與所述頂部金屬環之間，以及所述頂部金屬環與所述外殼之間均通過焊接固定。

更進一步的，所述L形金屬環與所述陶瓷絕緣環之間通過熱壓焊固定，所述L形金屬環與所述槽形金屬環之間、所述槽形金屬環與所述頂部金屬環之間，以及所述頂部金屬環與所述外殼之間均通過焊接固定。

更進一步的，所述L形金屬環的厚度d為0.3～1mm，且所述L形金屬環的垂直段的頂面高于所述陶瓷絕緣環的頂面的高度h1為4-10mm。

還要進一步的，所述槽形金屬環的外圈槽壁的高度h2為1.5～2.5mm。