[其他]堿性金屬開關裝置

無效

• 申請號: 87102177
• 申請日: 1987-02-10
• 公開（公告）號: CN87102177A
• 公開（公告）日: 1987-11-18
• 發明（設計）人: 格拉哈姆·羅賓森;彼得·賓丁;約翰·莫利尼克斯
• 申請（專利權）人: 克勞賴德塞蘭特電力公司
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/48
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 王以平

本發明涉及堿性金屬開關裝置。

堿性金屬電化學電池已經周知，目前人們特別進行了大量研究和開發的一種是鈉/硫電池。在這種電池中，采用鈉金屬作為電池的陽極，采用硫/鈉多硫化合物作為電池的陰極。電池工作在陽極和陰極材料均為液態時所需的溫度，陽極和陰極靠一種由可傳導鈉陽離子的電絕緣固體構成的電介質部件隔開。一種典型的電介質材料是β氧化鋁。在一個完全充了電的電池里，陰極材料基本上都是硫。當電池放電時，鈉陽離子發生遷移，通過該電介質與鈉產生化學反應，形成多硫化鈉，直到所有的鈉基本上已從陽極區域遷移，或基本上所有的硫已經起反應形成一種最低態多硫化鈉時，該電池呈完全放電狀態。在該電池重新充電過程中，鈉從多硫化鈉中分離，通過電介質遷移回陽極區。

為了達到所需的總存儲容量和達到所需的輸出電壓，將鈉硫電池連接成電池網絡。如為了能提供所需的輸出電壓需要將電池串聯連接成串的話，一般在實踐中將這些不同串里相對應電池再並聯連接，最好在每串等電位的相對應電池之間直接進行並聯連接。由于全充或全放時，單個電池有可能使電路開路（或由于某種損壞），因而更需要上述那種電池組中各電池的串/並聯。如果只是在串聯連接的電池長串的末端進行並聯連接，那么該串電池中某個電池開路時，這一整串電池則與電池組中其余的電池斷開。

然而，當一個電池發生短路故障時，不同串間進行多重並聯連接的電池使整個電池組變得更易損壞，在該組中所有與之並聯連接的電池可能經該故障電池放電。結果，實際上目前使用電池組的結構是將幾個電池串聯成串，再把這些電池串並聯連接。完整的電池組是由若干這種並聯連接的電池串串聯連接構成的。

美國專利US-A-4414297公開了一種分流元件，該元件可以與電池組里串聯連接的一串電池中某個電池並聯連接。當與該元件並聯連接的單個電池上具有正常工作電壓時，這個分流元件是開路的。可是一旦該電池發生故障，失去了其本來具有的輸出電壓，變成一個相當高的電阻，放電電流連續流過損壞的電池，致使在故障電池上產生一個反向電位差，隨著這一反向電位差的出現，該分流裝置變成短路狀態，從而在該損壞電池的附近提供了一個旁路。

這種分流裝置由兩個含有液態堿金屬並用一種可傳導陽離子的電絕緣隔層隔開的兩個區域組成。第一區有兩個電流收集器，其中一個收集器始終與該區內含有的堿金屬保持接觸，而另一個則只有當堿金屬到達該區中的預定液面時，才與堿金屬相接觸。第二區具有一個始終與該區中的堿金屬相接觸的電流收集器。第二區里的電流收集器與第一區中一般不與該區中的堿金屬接觸的那個電流收集器直接相連接，在第一區中始終與該區堿金屬接觸的那個電流收集器與要並聯的電池正極直接連接，而將其他兩個電流收集器連接到該電池的負極。因此，當這個電池工作時，在兩個區域里的堿金屬之間產生一個正電位，勢必將堿金屬排進第二區。在由于這個電池故障導致極性相反的情況下，堿金屬會從第二區被排進第一區，直到第一區里的金屬液面達到使該金屬與第一區中第二個電流收集器相接觸時為止。這樣就在第一區里通過堿金屬產生一個短路通路，即對有故障的電池產生分路。

應該看到，對于上述已有技術的分流器件，一旦在第一區中的堿金屬液面已經升高到能與該區中第二個電流收集器相接觸后，該器件則除了運載繞過故障電池分流的旁路電流外基本上不起作用了。這是由于在第二區里的電流收集器和第一區里的第二個電流收集器是直接連接在一起的，因此，一旦堿金屬到達第一區中第二個電流收集器液面時，在這兩層中的堿金屬之間就不會產生電位差。結果可看出，上述分流器件只有當從開路狀態不可逆地變為短路狀態時才起到分流器件的作用。

另一個參考文獻GB-A-1516638描述了一種鈉硫電池，該電池在陽極區具有一個附加的電流收集器，並且通過一個電阻與陰極區電流收集器相連接。這個陽極區里的附加電流收集器只有當陽極區里的堿金屬到達相應于電池充電的最大水準的液面時，才與該區的堿金屬接觸，從而造成一個旁路，使以后充電電流通過上述電阻流過。這種連接法可以確保串聯在一起的一個電池串中的所有電池能達到最大充電值。