[發(fā)明專利]具有高反應(yīng)界面的鈉-氯化物電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011181315.2
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112234263A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 溫兆銀;吳相偉;胡英瑛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: H01M10/39
• 分類號: H01M10/39
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優(yōu)麗

本發(fā)明涉及具有高反應(yīng)界面的鈉?氯化物電池，由以下各部分組成：具有開口端的導(dǎo)電外殼，所述導(dǎo)電外殼內(nèi)部具有呈陣列分布的多個電解質(zhì)陶瓷管；導(dǎo)電蓋部，用于封閉連接在導(dǎo)電外殼的開口端；設(shè)置在導(dǎo)電外殼和導(dǎo)電蓋部之間的用于承載多個電解質(zhì)陶瓷管的絕緣陶瓷基體，且每個電解質(zhì)陶瓷管的開口部與絕緣陶瓷基體中相應(yīng)的貫通部分別連通；每個電解質(zhì)陶瓷管內(nèi)包括正極物質(zhì)及集流電極，且所述集流電極穿過絕緣陶瓷基體的貫通部與導(dǎo)電蓋部連接；所述導(dǎo)電外殼和每個電解質(zhì)陶瓷管之間填充導(dǎo)電材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電池結(jié)構(gòu)，具體涉及一種具有高反應(yīng)界面的鈉-氯化物電池，屬于電池領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鈉－氯化物電池由Na-S電池發(fā)展而來，除了具有與Na-S電池類似的高理論比容量、良好的循環(huán)性能、長壽命、無自放電等優(yōu)點以外，其安全性能遠遠高于Na-S電池。無論是過充、過放，還是beta-Al₂O₃/Na₃Zr₂Si₂PO₁₂電解質(zhì)隔膜損壞，導(dǎo)致正負極短路，都呈低電流模式，不會放出大量的熱，因而不會發(fā)生像Na-S電池短路時產(chǎn)生的燃燒甚至爆炸等安全事故。此外，鈉－氯化物電池處于放電狀態(tài)，組裝時為無Na操作，降低了操作難度，節(jié)約了成本。

基于這些優(yōu)點，鈉－氯化物電池的研究日益受到人們的重視，也使其成為電動汽車及大容量能量存儲的一個重要選擇。然而，鈉－氯化物電池的功率密度不高，這限制了其作為電動汽車動力電源方面的應(yīng)用。

為了提高鈉－氯化物電池的功率密度，研究者進行了大量的卓有成效的研究工作，主要是基于提高電池電化學反應(yīng)的反應(yīng)面積，縮短離子的擴散路徑。電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)也由最初的圓柱管式結(jié)構(gòu)逐步發(fā)展到四葉草管式結(jié)構(gòu)，電池的功率密度也例如由80W/kg，逐步提高至115W/kg。

例如，在專利1(中國專利公開號CN101752614A)中記載了一種高能量密度鈉-氯化鎳單體電池及其電池組。其中，公開了該鈉-氯化鎳單體電池中的電解質(zhì)陶瓷管的截面為圓形或十字花型，類似于如上所述的圓柱管式結(jié)構(gòu)及四葉草管式結(jié)構(gòu)的電解質(zhì)陶瓷管。

盡管如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，通過將電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)由圓柱管式結(jié)構(gòu)發(fā)展到四葉草管式結(jié)構(gòu)，鈉－氯化物電池已逐步提高了電池的功率密度。但是，不管是圓柱管式結(jié)構(gòu)及四葉草管式結(jié)構(gòu)的電解質(zhì)陶瓷管，其能量密度和功率密度提升有限，且單體電池容量受限。目前仍試圖研發(fā)出具有更高的能量密度和功率密度的大容量鈉－氯化物電池。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有高反應(yīng)界面的鈉－氯化物電池，使得鈉－氯化物電池能夠具有更高的能量密度和功率密度，并便于大容量設(shè)計。

為此，本發(fā)明提供了一種具有高反應(yīng)界面的鈉－氯化物電池，由以下各部分組成：

具有開口端的導(dǎo)電外殼，所述導(dǎo)電外殼內(nèi)部具有呈陣列分布的多個電解質(zhì)陶瓷管；

導(dǎo)電蓋部，用于封閉連接在導(dǎo)電外殼的開口端；

設(shè)置在導(dǎo)電外殼和導(dǎo)電蓋部之間的用于承載多個電解質(zhì)陶瓷管的絕緣陶瓷基體，且每個電解質(zhì)陶瓷管的開口部與絕緣陶瓷基體中相應(yīng)的貫通部分別連通(圖1中21為貫通部)；

每個電解質(zhì)陶瓷管內(nèi)包括正極物質(zhì)及集流電極，且所述集流電極穿過絕緣陶瓷基體的貫通部與導(dǎo)電蓋部連接；

所述導(dǎo)電外殼和每個電解質(zhì)陶瓷管之間填充導(dǎo)電材料；所述導(dǎo)電材料選自碳、石墨、金屬中的至少一種。其中，如碳、石墨、金屬的形態(tài)可為顆粒、纖維、粉末、片材等，用于連通電解質(zhì)陶瓷管和導(dǎo)電外殼。