[發明專利]一種鈉硫電池負極的封裝方法

有效

• 申請號: 201611191759.8
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106785104B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 潘紅濤;龔明光;徐中超;李曉蕾;王國林;劉宇;周日生
• 申請（專利權）人: 上海電氣鈉硫儲能技術有限公司
• 主分類號: H01M10/39
• 分類號: 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: 屠軼凡

本發明公開了一種鈉硫電池負極的封裝方法，用于將包括電解質陶瓷管、安全管和負極密封蓋的注鈉件和負極極耳，封接在一起，包括下列步驟：注鈉步驟：在真空條件下將液態金屬鈉注入注鈉件中，并通過氣壓作用，使液態金屬鈉充滿位于安全管和電解質陶瓷管之間的反應腔室；焊接固定步驟：將注鈉件以及負極極耳，與真空焊接箱內的焊接夾具固定；抽真空步驟：先將真空焊接箱內的氣壓抽真空至10Pa以下，再向真空焊接箱內補充惰性氣體，使真空焊接箱內的氣壓不超過2×10⁴Pa；焊接步驟：使負極極耳的底面與負極密封蓋的頂面同軸受力貼合，沿著負極極耳和負極密封蓋外圓周之間的環形間隙進行激光焊接，將負極極耳與負極密封蓋固定，形成鈉硫電池負極；最后通過泄壓步驟取出鈉硫電池負極。

技術領域

本發明涉及一種鈉硫電池負極的封裝方法。

背景技術

鈉硫電池是一種以硫磺為正極活性物質，金屬鈉為負極活性物質，以β-氧化鋁電解質陶瓷管為電解質隔膜的儲能電池。鈉硫電池在300～ 330℃工作溫度下，鈉離子透過電解質隔膜與硫磺之間發生可逆反應，形成能量的釋放和儲存。作為負極活性材料的金屬鈉，由于具有強腐蝕性，且極易發生燃燒甚至爆炸，因此，在鈉硫電池中，需要盡可能有效提高金屬鈉的利用率。在我國前期開發的鈉硫電池中，在電解質陶瓷管內通過毛細作用來增大金屬鈉與電解質陶瓷管內表面的接觸面積，且在進行口部封裝時采用在手套箱內惰性氣氛環境下封裝，封裝時為微正壓。

通過毛細作用提高鈉硫電池內鈉的利用效率，難以保證鈉硫電池性能的一致性。此外，該封裝工藝要求鈉硫電池負極在冷態，即常溫下為微正壓，當在鈉硫電池處于運行溫度下，壓力可達約2個標準大氣壓，鈉硫電池長期在較高的氣壓下運行，鈉硫電池負極的各封接部位會產生應力，大大降低鈉硫電池的壽命。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種鈉硫電池負極的封裝方法，其可以確保鈉硫電池產品性能的一致性，延長鈉硫電池的使用壽命。

實現上述目的的一種技術方案是：一種鈉硫電池負極的封裝方法，用于將包括電解質陶瓷管、安全管和負極密封蓋的注鈉件和負極極耳，封接在一起，包括下列步驟：

注鈉步驟：在真空條件下將液態金屬鈉注入所述注鈉件中，并通過毛細作用，使液態金屬鈉充滿位于所述安全管和所述電解質陶瓷管之間的反應腔室；

焊接固定步驟：將所述注鈉件以及所述負極極耳，與真空焊接箱內的焊接夾具固定；

抽真空步驟：先將所述真空焊接箱內的氣壓抽真空至10Pa以下，再向所述真空焊接箱內補充惰性氣體至，使所述真空焊接箱內的氣壓不超過 2×10⁴Pa；

焊接步驟：使所述負極極耳的底面與所述負極密封蓋的頂面同軸受力貼合，沿著所述負極極耳和所述負極密封蓋外圓周之間的環形間隙進行激光焊接，將所述負極極耳與所述負極密封蓋固定，形成鈉硫電池負極；

泄壓步驟：對所述真空焊接箱泄真空，打開所述真空焊接箱的箱門，取出鈉硫電池負極。

進一步的，所述注鈉步驟中，液態金屬鈉通過插接在所述負極密封蓋中心的中心孔中的注鈉針，注入所述注鈉件。

進一步的，所述注鈉步驟中，液態金屬鈉在惰性氣體的氣氛中進行冷卻。

進一步的，所述焊接固定步驟中，所述注鈉件固定在所述焊接夾具的下夾具中，所述負極極耳由所述焊接夾具的上夾頭夾持。

進一步的，所述焊接步驟中，所述真空焊接箱內的氣壓保持恒定。

再進一步的，所述焊接步驟中，通過同時進行的真空泵的抽氣以及惰性氣體輸入泵的充氣，來保持所述真空焊接箱內的氣壓的恒定。

更進一步的，焊接步驟結束，所述真空泵和所述惰性氣體輸入泵同步關閉。