钠硫电池的制作流程

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本技术介绍了化学储能领域的一种钠硫电池，包括外壳和套接在外壳内的电解质陶瓷管；外壳与电解质陶瓷管径向之间形成正极室，电解质陶瓷管径向内侧形成负极室，正极室内填充有多孔导电纤维毡，电解质陶瓷管的顶面上设有径向向外突出的陶瓷绝缘环，陶瓷绝缘环与外壳之间设有正极密封装置，将正极室封闭，负极室内设有储钠管以及套接在储钠管外侧的

安全管，储钠管的顶部通过负极密封盖封闭，陶瓷绝缘环与负极密封盖之间设有负极密封环，将负极室封闭，安全管外壁的底部与电解质陶瓷管内壁的底部之间设有绝缘且对液态钠不浸润的缓冲层，电解质陶瓷管外壁的底部设有绝缘且对硫和多硫化钠不浸润的底部保护层。

技术要求

1.一种钠硫电池，包括外壳（1）和套接在所述外壳（1）内的电解

质陶瓷管（4）；所述外壳（1）与所述电解质陶瓷管（4）径向之间形成正

极室（100），所述电解质陶瓷管（4）径向内侧形成负极室（400），所述

正极室（100）内填充有多孔导电纤维毡（2），所述电解质陶瓷管（4）的

顶面上设有径向向外突出的陶瓷绝缘环（3），所述陶瓷绝缘环（3）与所

述外壳（1）之间设有正极密封装置（6），将所述正极室（100）封闭，所

述负极室（400）内设有储钠管（9）以及套接在所述储钠管（9）外侧的

安全管（8），所述储钠管（9）的顶部通过负极密封盖（11）封闭，所述

陶瓷绝缘环（3）与所述负极密封盖（11）之间设有负极密封环（7），将

所述负极室（400）封闭，其特征在于：

所述安全管（8）外壁的底部与所述电解质陶瓷管（4）内壁的底部之

间设有绝缘且对液态钠不浸润的缓冲层（5），所述电解质陶瓷管（4）外

壁的底部设有绝缘且对硫和多硫化钠不浸润的底部保护层（10）。

2.根据权利要求1所述的一种钠硫电池，其特征在于：所述缓冲层

（5）是采用氧化锆、氮化硅、氧化铝粉或碳粉中的任意一种或多种，所

述底部保护层（10）采用硅酸铝纤维制成。

3.根据权利要求1所述的一种钠硫电池，其特征在于：所述安全管

（8）与所述电解质陶瓷管（4）之间的径向间隙（401）中设有间隙填充

层（13），所述间隙填充层（13）的由金属纤维编成，且所述间隙填充层

（13）的孔隙率为30～50%。

4.根据权利要求1所述的一种钠硫电池，其特征在于：所述储钠管

（9）的底部设有贯通孔（91）和过滤层（92），所述过滤层（92）是由304 不锈钢或者316不锈钢的纤维编织成的。

5.根据权利要求4中任意一项所述的一种钠硫电池，其特征在于：

所述储钠管（9）和所述安全管（8）的底部均为矩形底。

6.根据权利要求1至5中所述的一种钠硫电池，其特征在于：所述

安全管（8）的顶面高于所述电解质陶瓷管（4）的顶面。

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种钠硫电池，其特征在

于：所述储钠管（9）以及所述正极室（100）内均填充有保护气体。

8.根据权利要求7所述的一种钠硫电池，其特征在于：所述储钠管

（9）以及所述正极室（100）内的保护气体均为氮气。

9.根据权利要求8所述的一种钠硫电池，其特征在于：所述正极室

（100）内的氮气是由叠氮化钠不可逆分解形成的。

10.根据权利要求1所述的一种钠硫电池，其特征在于：所述正极密

封装置（6）包括L形金属环（61）、槽形金属环（62）和顶部金属环（63）；

所述L形金属环（61）分为垂直段（611）和水平段（612），所述水

平段（612）的顶面与所述陶瓷绝缘环（3）的底面固定，所述垂直段（611）的内侧面与所述陶瓷绝缘环（3）的外侧面固定；所述垂直段（611）的外

侧面与所述外壳（1）的内侧面分离，所述垂直段（611）的顶面高于所述

陶瓷绝缘环（3）的顶面；

所述槽形金属环（62）的底面高于所述陶瓷绝缘环（3）的顶面，所

述槽形金属环（62）上设有内圈槽壁（621）和外圈槽壁（622），所述内

圈槽壁（621）高于所述外圈槽壁（622），所述外圈槽壁（622）的外侧面

与所述L形金属环（61）的垂直段（611）的内侧面固定，且所述外圈槽

壁（622）的顶面与所述L形金属环（61）的垂直段（611）的顶面等高；

所述顶部金属环（63）连接所述槽形金属环（62）的内圈槽壁（621）

的外侧面和所述外壳（1）的内侧面，所述顶部金属环（63）的顶面与所述槽形金属环（62）内圈槽壁（621）的顶面以及所述外壳（1）的顶面等高；所述顶部金属环（63）的顶面上外有一个环形槽（631）。

说明书

一种钠硫电池

技术领域

本技术涉及化学储能领域的一种钠硫电池。

背景技术

如图1所示，钠硫电池包括外壳1以及套接在外壳1内的电解质陶瓷

管4。外壳1与电解质陶瓷管4之间形成正极室100，正极室100内填充

有多孔导电纤维毡2。电解质陶瓷管4的顶面上设有径向向外突出的陶瓷绝缘环3，将正极室100封闭。电解质陶瓷管4内侧形成负极室400。负

极室400内设有储钠管9以及套接在储钠管9外侧的安全管8。储钠管9

的底部设有贯通孔91，储钠管9的顶部通过负极密封盖11封闭。负极密

封盖11将负极室400和储钠管9封闭。

钠硫电池的核心部件是电解质陶瓷管4，电解质陶瓷管4由β”-Al2O3

制成，其传导钠离子，兼做隔膜。钠硫电池循环寿命在很大程度上取决于电解质陶瓷管4的质量性能。一旦电解质陶瓷管4有微裂纹或者破裂，钠和硫直接接触发生剧烈反应，温度最高可达2000℃，瞬间熔化钠硫电池内的所有组件，造成活性物质泄漏。现有钠硫电池安全防护结构主要采用在电解质陶瓷管4与储钠管9之间套接与电解质陶瓷管4膨胀系数相差较大

的安全管8，安全管8通常由铝或铝合金制成，安全管8与电解质陶瓷管

4内壁之间的径向间隙401，径向间隙401的宽度控制在100微米，当电

解质陶瓷管4破损后，安全管8轴向膨胀紧贴电解质陶瓷管4的内壁，并

且给予电解质陶瓷管4的底部的内壁以压力，该压力大于电解质陶瓷管4 底部外壁所受到的压力，安全管8与电解质陶瓷管4之间的径向间隙401 也随着安全管8的径向膨胀闭合，钠和硫无法接触。该防护方法对电解质陶瓷管4的垂直度，以及电解质陶瓷管4底部的圆度要求较高，因此加工电解质陶瓷管4费时费力，同时电解质陶瓷管4在使用过程中极易损坏。

技术内容

本技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种钠硫电池，其能

够可以防止电解质陶瓷管底部的液态钠参与反应，保护电解质陶瓷管底部的同时，降低对于电解质陶瓷管垂直度和底部圆度的要求。

实现上述目的的一种技术方案是：一种钠硫电池，包括外壳和套接

在所述外壳内的电解质陶瓷管；所述外壳与所述电解质陶瓷管径向之间形成正极室，所述电解质陶瓷管径向内侧形成负极室，所述正极室内填充有多孔导电纤维毡，所述电解质陶瓷管的顶面上设有径向向外突出的陶瓷绝缘环，所述陶瓷绝缘环与所述外壳之间设有正极密封装置，将所述正极室封闭，所述负极室内设有储钠管以及套接在所述储钠管外侧的安全管，所述储钠管的顶部通过负极密封盖封闭，所述陶瓷绝缘环与所述负极密封盖之间设有负极密封环，将所述负极室封闭，：