[實(shí)用新型]一種鈉硫電池負(fù)極

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320639982.X
• 申請(qǐng)日: 2013-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN203491356U
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔明光;劉宇;周日生;潘紅濤;鮑劍明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電氣鈉硫儲(chǔ)能技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/39
• 分類號(hào): H01M10/39;H01M4/62
• 代理公司: 上海兆豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(有限合伙) 31241
• 代理人: 屠軼凡

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域的一種鈉硫電池負(fù)極。

背景技術(shù)

如圖1所示，鈉硫電池負(fù)極包括電解質(zhì)陶瓷管4，電解質(zhì)陶瓷管4內(nèi)形成負(fù)極室400。負(fù)極室400內(nèi)設(shè)有安全管8和儲(chǔ)鈉管9，安全管8套接在儲(chǔ)鈉管9的外側(cè)。儲(chǔ)鈉管9的底部設(shè)有貫通孔91，儲(chǔ)鈉管9的頂部和負(fù)極室400通過負(fù)極密封蓋11封閉。電解質(zhì)陶瓷管4的頂面上設(shè)有徑向向外突出的陶瓷絕緣環(huán)3。

鈉硫電池的核心部件是電解質(zhì)陶瓷管4，電解質(zhì)陶瓷管4由β”-Al2O3制成，其傳導(dǎo)鈉離子，兼做隔膜。鈉硫電池循環(huán)壽命在很大程度上取決于電解質(zhì)陶瓷管4的質(zhì)量性能。一旦電解質(zhì)陶瓷管4有微裂紋或者破裂，鈉和硫直接接觸發(fā)生劇烈反應(yīng)，溫度最高可達(dá)2000℃，瞬間熔化鈉硫電池內(nèi)的所有組件，造成活性物質(zhì)泄漏。現(xiàn)有鈉硫電池負(fù)極采用在電解質(zhì)陶瓷管4與儲(chǔ)鈉管9之間套接與電解質(zhì)陶瓷管4膨脹系數(shù)相差較大的安全管8，安全管8通常由鋁或鋁合金制成，安全管8與電解質(zhì)陶瓷管4內(nèi)壁之間的徑向間隙401，徑向間隙401的寬度控制在100微米，當(dāng)電解質(zhì)陶瓷管4破損后，安全管8軸向膨脹緊貼電解質(zhì)陶瓷管4的內(nèi)壁，并且給予電解質(zhì)陶瓷管4的底部的內(nèi)壁以壓力，該壓力大于電解質(zhì)陶瓷管4底部外壁所受到的壓力，同時(shí)，安全管8也徑向膨脹，安全管8與電解質(zhì)陶瓷管4之間的徑向間隙401閉合，鈉和硫無法接觸。這樣設(shè)計(jì)的鈉硫電池負(fù)極對(duì)于電解質(zhì)陶瓷管4的垂直度，以及電解質(zhì)陶瓷管4底部的圓度要求較高，因此加工電解質(zhì)陶瓷管4費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)電解質(zhì)陶瓷管4在使用過程中極易損壞。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鈉硫電池負(fù)極，其能夠在保護(hù)電解質(zhì)陶瓷管底部不參與反應(yīng)的同時(shí)，降低對(duì)電解質(zhì)陶瓷管垂直度和底部圓度的要求，延長(zhǎng)電解質(zhì)陶瓷管的使用壽命，保證鈉硫電池的安全運(yùn)行。

實(shí)現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是：一種鈉硫電池負(fù)極，包括電解質(zhì)陶瓷管；所述電解質(zhì)陶瓷管徑向內(nèi)側(cè)形成負(fù)極室，所述電解質(zhì)陶瓷管的頂面上設(shè)有徑向向外突出的陶瓷絕緣環(huán)，所述負(fù)極室內(nèi)設(shè)有儲(chǔ)鈉管以及套接在所述儲(chǔ)鈉管外側(cè)的安全管，所述儲(chǔ)鈉管的頂部通過負(fù)極密封蓋封閉，所述陶瓷絕緣環(huán)與所述負(fù)極密封蓋之間設(shè)有負(fù)極密封環(huán)7，將所述負(fù)極室封閉；

所述安全管外壁的底部與所述電解質(zhì)陶瓷管內(nèi)壁的底部之間設(shè)有絕緣且對(duì)液態(tài)鈉不浸潤(rùn)的緩沖層5，所述電解質(zhì)陶瓷管外壁的底部設(shè)有絕緣且對(duì)硫和多硫化鈉不浸潤(rùn)的底部保護(hù)層。

進(jìn)一步的，所述緩沖層是采用氧化鋯、氮化硅、氧化鋁粉或碳粉中的任意一種，所述底部保護(hù)層采用硅酸鋁纖維。

進(jìn)一步的，所述安全管與所述電解質(zhì)陶瓷管之間的徑向間隙中設(shè)有間隙填充層，所述間隙填充層由金屬纖維編成，且所述間隙填充層的孔隙率為30～50%。

進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)鈉管的底部設(shè)有貫通孔和過濾層，所述過濾層是由或者不銹鋼的纖維編織成的。

再進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)鈉管和所述安全管的底部均為矩形底。

進(jìn)一步的，所述安全管的頂面高于所述電解質(zhì)陶瓷管的頂面。

進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)鈉管內(nèi)均填充有保護(hù)氣體。

再進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)鈉管內(nèi)的保護(hù)氣體均為氮?dú)饣驓鍤狻?/p>

采用了本實(shí)用新型的一種鈉硫電池負(fù)極的技術(shù)方案，即在鈉硫電池負(fù)極中，在安全管外壁的底部與電解質(zhì)陶瓷管內(nèi)壁的底部之間設(shè)置絕緣且對(duì)液態(tài)鈉不浸潤(rùn)的緩沖層，在電解質(zhì)陶瓷管外壁的底部設(shè)置絕緣且對(duì)硫和多硫化鈉不浸潤(rùn)的底部保護(hù)層的技術(shù)方案。其技術(shù)效果是：在保護(hù)電解質(zhì)陶瓷管底部不參與反應(yīng)的同時(shí)，降低對(duì)電解質(zhì)陶瓷管垂直度和底部圓度的要求，延長(zhǎng)電解質(zhì)陶瓷管的使用壽命，保證鈉硫電池的安全運(yùn)行。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)鈉硫電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的一種鈉硫電池負(fù)極的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖2和圖3，本實(shí)用新型的發(fā)明人為了能更好地對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行理解，下面通過具體地實(shí)施例，并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)地說明：

請(qǐng)參閱圖2和圖3，本實(shí)用新型的一種鈉硫電池負(fù)極，包括電解質(zhì)陶瓷管4，電解質(zhì)陶瓷管4內(nèi)形成負(fù)極室400。

負(fù)極室400內(nèi)設(shè)有安全管8和儲(chǔ)鈉管9。儲(chǔ)鈉管9的頂部與負(fù)極密封蓋11焊接，從而將儲(chǔ)鈉管9封閉。全管8套接在儲(chǔ)鈉管9的外側(cè)。

電解質(zhì)陶瓷管4的頂面上固定有徑向向外突出的陶瓷絕緣環(huán)3，負(fù)極密封蓋11和陶瓷絕緣環(huán)3的頂面之間設(shè)有負(fù)極密封環(huán)7，將負(fù)極室400封閉。