[發(fā)明專利]一種高溫熔體電池裝置及其制備工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610955894.9
• 申請(qǐng)日: 2016-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN106654072B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭勃;張坤;郭姣姣;王玉平;李俠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國西電電氣股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M2/02
• 分類號(hào): H01M2/02;H01M2/30;H01M10/39;H01M10/38
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 張弘

1.一種高溫熔體電池裝置，其特征在于：包括陶瓷封接負(fù)極柱(1)、負(fù)極集流體(2)、正極蓋板(3)和正極殼體(4)；所述的正極蓋板(3)與正極殼體(4)連接形成密閉的電池腔體，電池腔體內(nèi)從下到上依次填裝正極材料(5)、電解質(zhì)材料(6)以及負(fù)極材料(7)；負(fù)極集流體(2)設(shè)置在負(fù)極材料(7)中；所述的正極蓋板(3)中心開設(shè)有孔，陶瓷封接負(fù)極柱(1)下端伸入孔內(nèi)并與正極蓋板(3)密封連接，陶瓷封接負(fù)極柱(1)中的電極芯(8)與負(fù)極集流體(2)連接形成電池負(fù)極；

所述陶瓷封接負(fù)極柱(1)包括電極芯(8)、絕緣陶瓷套管(9)、上過渡環(huán)(10)和下過渡環(huán)(11)；電極芯(8)設(shè)置在絕緣陶瓷套管(9)的中心孔內(nèi)，絕緣陶瓷套管(9)上端通過上過渡環(huán)(10)與電極芯(8)固定，絕緣陶瓷套管(9)下端通過下過渡環(huán)(11)與正極蓋板(3)固定；上過渡環(huán)(10)與絕緣陶瓷套管(9)，以及絕緣陶瓷套管(9)與下過渡環(huán)(11)均通過陶瓷金屬化工藝密封，電極芯(8)和下過渡環(huán)(11)之間絕緣；

所述絕緣陶瓷套管(9)的材質(zhì)為氧化鋁陶瓷或氧化鈹陶瓷，過渡環(huán)材質(zhì)為可伐合金。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫熔體電池裝置，其特征在于：所述電極芯(8)材質(zhì)為無氧銅、鈦合金或不銹鋼；當(dāng)電極芯(8)選用無氧銅或鈦合金時(shí)，電極芯(8)嵌套在不銹鋼包覆層中，然后固定在絕緣陶瓷套管(9)中；當(dāng)電極芯(8)選用不銹鋼時(shí)，電極芯(8)直接固定在在絕緣陶瓷套管(9)中。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫熔體電池裝置，其特征在于：所述正極殼體(4)的材質(zhì)為不銹鋼，其內(nèi)壁采用物理鍍膜工藝形成金屬氧化物的絕緣薄膜，薄膜厚度為10～100μm；正極殼體(4)的材質(zhì)為不銹鋼，其底部內(nèi)表面采用物理鍍膜工藝形成碳或其金屬化合物的致密薄膜，薄膜厚度為10～100μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫熔體電池裝置，其特征在于：所述負(fù)極集流體(2)為不銹鋼圓塊，直徑小于電池腔體內(nèi)徑5～8mm，負(fù)極集流體(2)中心設(shè)置有內(nèi)螺紋，負(fù)極集流體(2)通過內(nèi)螺紋與電極芯(8)下端連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫熔體電池裝置，其特征在于：電池在高溫運(yùn)行時(shí)，三種電池材料均熔融為液態(tài)，自下而上形成正極層、電解質(zhì)層和負(fù)極層，三層互不相溶；負(fù)極集流體(2)浸入在負(fù)極層中。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高溫熔體電池裝置，其特征在于，所述的正極材料為B、C、N、O族金屬元素的一種或其合金；負(fù)極材料為堿金屬或堿土金屬元素的一種或其合金；電解質(zhì)材料為負(fù)極材料的金屬對(duì)應(yīng)鹵化物的一種或多種混合物或其鹵化物的一種或多種與氧化鋁陶瓷粉體的混合物。

7.權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述的高溫熔體電池裝置的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：

1)正極材料的制備：

將正極原材料裝入模具中加熱熔融，保溫一段時(shí)間后自然冷卻至室溫，獲得餅狀的正極材料(5)；整個(gè)過程在小于0.1Pa的絕對(duì)真空或氬氣環(huán)境中進(jìn)行；

2)電解質(zhì)材料的制備：

將電解質(zhì)原材料裝入模具中加熱熔融，保溫一段時(shí)間后自然冷卻至室溫，獲得餅狀的電解質(zhì)材料(6)；整個(gè)過程在小于0.1Pa的絕對(duì)真空或氬氣環(huán)境中進(jìn)行；

3)負(fù)極材料的制備：

將負(fù)極原材料裝入模具中加熱熔融，保溫一段時(shí)間后，將負(fù)極集流體(2)置于負(fù)極材料中浸潤，待負(fù)極集流體(2)被負(fù)極材料充分潤濕后停止加熱并自然冷卻至室溫，得到內(nèi)嵌負(fù)極集流體(2)的餅狀負(fù)極材料(7)；整個(gè)過程在小于0.1Pa的絕對(duì)真空或氬氣環(huán)境中進(jìn)行；

4)電池組裝：

將陶瓷封接負(fù)極柱(1)穿過正極蓋板(3)上的孔中，將陶瓷封接負(fù)極柱(1)與正極蓋板(3)密封固定，再將電極芯(8)與負(fù)極集流體(2)連接；依次向正極殼體(4)中裝入正極材料(5)、電解質(zhì)材料(6)以及內(nèi)嵌負(fù)極集流體的負(fù)極材料(7)；最后將正極蓋板(3)與正極殼體(4)進(jìn)行密封固定；整個(gè)過程在填充氬氣的手套箱中進(jìn)行。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高溫熔體電池裝置的制備工藝，其特征在于，密封固定為焊接密封，焊接采用氬弧焊或激光焊接。