專(zhuān)利名稱(chēng)：一種延長(zhǎng)使用壽命的鈉電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種納電池，尤其是一種延長(zhǎng)使用壽命的鈉電池。
背景技術(shù)：
鈉電池的研究應(yīng)用始于1960年，首先是FORD公司研究用于汽車(chē)上的鈉硫電池，經(jīng)過(guò)50年的發(fā)展，越來(lái)越多的電池生產(chǎn)商將鈉電池商業(yè)化生產(chǎn)?，F(xiàn)有鈉電池根據(jù)反應(yīng)物的不 同可分為鈉氯化物電池或鈉硫電池，其中以鈉氯化物電池為例，鈉氯化物電池的高功率密度和高能量密度，使其在儲(chǔ)能方面有著突出的表現(xiàn)。如圖I所示，鈉氯化物電池的正極5a為氯化鈉、鎳粉、氟化鈉、硫化鐵等組成的混合物，負(fù)極2a為液態(tài)金屬鈉，固體電解質(zhì)為P "-Al2O3陶瓷材料，第二電解質(zhì)4a為NaAlCl4。其中，該P(yáng) ”_A1203陶瓷管3a作為電解質(zhì)兼隔膜，它是電絕緣體，但是對(duì)鈉離子是導(dǎo)體，在正負(fù)極間可傳遞鈉離子。鈉電池包括徑向截面為圓柱形或方形的殼體la，該殼體Ia內(nèi)填充有作為負(fù)極2a的液態(tài)鈉,該液態(tài)鈉內(nèi)插設(shè)有P ”_A1203陶瓷管3a,該P(yáng) ”_A1203陶瓷管3a內(nèi)填設(shè)有第二電解質(zhì)4aNaAlCl4和正極5a，柱狀的正極觸頭51a插設(shè)于第二電解質(zhì)4aNaAlCl4和正極5a的混合組成物內(nèi)并延伸至殼體Ia外。由于P ”-Al2O3陶瓷管3a在液態(tài)鈉中無(wú)法固定且不能與殼體Ia直接接觸，為了穩(wěn)定地安置P ”-Al2O3陶瓷管3a，故在P ”-Al2O3陶瓷管3a的上端開(kāi)口處通過(guò)玻璃化SiO2粘結(jié)有a -Al2O3陶瓷密封蓋6a，該a -Al2O3陶瓷密封蓋6a上依次間隔并熱壓有與正極觸頭51a焊接連接的內(nèi)鎳環(huán)7a和與殼體Ia焊接連接的外鎳環(huán)8a，從而使得P ”_A1203陶瓷管3a以類(lèi)似于懸臂結(jié)構(gòu)懸置于殼體Ia中。其中，a-Al2O3陶瓷密封蓋6a相對(duì)于P ”_A1203陶瓷管3a來(lái)說(shuō)是完全的電絕緣體，不允許鈉離子的通過(guò)；又因?yàn)殒嚥牧蠈?duì)于NaAlCl4具有良好的抗腐蝕性，故內(nèi)外鎳環(huán)采用鎳材料制成?，F(xiàn)有鈉電池結(jié)構(gòu)中的P "-Al2O3陶瓷管3a以類(lèi)似于懸臂結(jié)構(gòu)懸置于殼體Ia中，^ ” -Al2O3陶瓷管3a和a -Al2O3陶瓷密封蓋6a玻璃化粘接處必須承受電池正極材料及陶瓷管3a重量所產(chǎn)生的重力，以及在第二電解質(zhì)4a灌裝過(guò)程中的沖擊力，或者電池運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)引起的沖擊力等。而受各種復(fù)雜工況的作用，可能由于瞬間過(guò)大的沖擊力，或者，可能由于熱膨脹不均勻產(chǎn)生熱應(yīng)力，或者周期性的熱、力交邊產(chǎn)生的疲勞破壞，或者Na、NaAlCl4對(duì)玻璃化物質(zhì)的腐蝕，都會(huì)造成玻璃化粘接處出現(xiàn)微裂痕。而腐蝕和受力一旦同時(shí)作用于粘接處，又會(huì)加快裂紋的擴(kuò)張，最后造成正負(fù)極間的短路，電池失效損壞，極大的影響了電池的循環(huán)壽命。為了避免前述的P "-Al2O3陶瓷管3a和a -Al2O3陶瓷密封蓋6a間玻璃化物質(zhì)承受過(guò)大重力，可采用P "-Al2O3陶瓷管3a底面和電池殼體Ia底面相互貼靠，以此來(lái)支撐電池正極5a、第二電解質(zhì)4a及P ”_A1203陶瓷管3a所產(chǎn)生的重力。但是，在20°C 400°C之間，電池殼體Ia為碳鋼或者鎳或者不銹鋼且熱膨脹系數(shù)為(10 15)*10-6/°C，而@ ”_A1203陶瓷管3a和a-Al2O3陶瓷密封蓋6a的熱膨脹系數(shù)為(6 8) *10_6/°C，故當(dāng)溫度為20°C時(shí)，^ "-Al2O3陶瓷管3a底面和電池殼體Ia底面帖平，隨著溫度升高至工作溫度270°C 350°C時(shí)，殼體Ia的膨脹將大于陶瓷管3a，此時(shí)，^ "-Al2O3陶瓷管3a底面和殼體Ia底面間產(chǎn)生間隙，使得^ ” -Al2O3陶瓷管3a同樣出現(xiàn)懸掛狀態(tài)，導(dǎo)致^ ” -Al2O3陶瓷管3a和a -Al2O3陶瓷密封蓋6a間玻璃化物質(zhì)所承受過(guò)大重力，影響電池的循環(huán)壽命。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種對(duì)陶瓷管起到支撐作用，且提高電池內(nèi)部密封性的延長(zhǎng)使用壽命的鈉電池。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是—種延長(zhǎng)使用壽命的鈉電池，包括殼體，懸置于所述殼體內(nèi)的陶瓷管，填設(shè)于所述陶瓷管內(nèi)的第二電解質(zhì)和正極，插設(shè)于所述陶瓷管內(nèi)并延伸至殼體外的正極觸頭，位于所述殼體和所述陶瓷管間的負(fù)極，所述殼體和所述陶瓷管間設(shè)有陶瓷管支撐彈簧。進(jìn)一步設(shè)置為所述殼體、陶瓷管和陶瓷管支撐彈簧均位于同一軸線上，所述陶 瓷管支撐彈簧的一端與所述陶瓷管底部的外壁相抵靠，另一端與所述殼體底部的內(nèi)壁相抵
O采用上述技術(shù)方案，陶瓷管支撐彈簧與殼體和陶瓷管保持同一軸線上，從而為陶瓷管支撐彈簧支撐力的發(fā)揮提供最佳的受力和施力方向，最大限度地對(duì)陶瓷管起到支撐作用。進(jìn)一步設(shè)置為所述殼體底部的內(nèi)壁上設(shè)有供所述陶瓷管支撐彈簧容置用的下容置坑。采用上述技術(shù)方案，下容置坑的安置是提高陶瓷管支撐彈簧和殼體底部接觸時(shí)的穩(wěn)定性，保證陶瓷管支撐彈簧的正常工作。進(jìn)一步設(shè)置為所述陶瓷管底部的外壁上設(shè)有供所述陶瓷管支撐彈簧容置用的上容置坑。采用上述技術(shù)方案，上容置坑的安置是提高陶瓷管支撐彈簧和陶瓷管底部接觸時(shí)的穩(wěn)定性，保證陶瓷管支撐彈簧的正常工作。進(jìn)一步設(shè)置為所述陶瓷管底部的外壁和殼體底部的內(nèi)壁間距離為5_50mm。進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)置為所述陶瓷管底部的外壁和殼體底部的內(nèi)壁間距離為35mm。采用上述技術(shù)方案，陶瓷管底部的外壁和殼體底部的內(nèi)壁間距離的距離不可太大或太小，如果太大，則不利于陶瓷管支撐彈簧工作時(shí)的穩(wěn)定性，如果太小，則不利于發(fā)揮陶瓷管支撐彈簧的作用。本實(shí)用新型的有益效果是該陶瓷管為一端開(kāi)口，另一端封閉的筒狀結(jié)構(gòu)，從而起到供第二電解質(zhì)容置的作用。陶瓷管為0”-Al2O3陶瓷管，第二電解質(zhì)為NaAlCl4。通過(guò)陶瓷管支撐彈簧對(duì)陶瓷管的支撐，則原來(lái)處于懸掛狀態(tài)的陶瓷管被抬起，也即陶瓷管及位于陶瓷管內(nèi)正極和第二電解質(zhì)的重力被陶瓷管支撐彈簧所抵消，而且陶瓷管支撐彈簧的彈力范圍為1-1. 5倍陶瓷管和第二電解質(zhì)的重力，使得陶瓷管被向上壓緊于a-Al2O3陶瓷密封蓋上，在一定程度上提高陶瓷管和a -Al2O3陶瓷密封蓋間的密封性。由于陶瓷管和a -Al2O3陶瓷密封蓋間玻璃化物質(zhì)所承受的重力受到陶瓷管支撐彈簧彈力的抵消，從而減少了玻璃化物質(zhì)因?yàn)橹亓Χ霈F(xiàn)裂縫情況的發(fā)生，進(jìn)一步延長(zhǎng)了鈉電池的使用壽命。

[0019]圖I為傳統(tǒng)鈉電池的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述如圖2所示，本實(shí)施例中正極5為氯化鈉、鎳粉、氟化鈉、硫化鐵等組成的混合物，負(fù)極2為液態(tài)金屬鈉，固體電解質(zhì)為P "-Al2O3陶瓷管3，第二電解質(zhì)4為NaAlCl4。陶瓷管3作為電解質(zhì)兼隔膜，它是電絕緣體，但是對(duì)鈉離子是導(dǎo)體，在正負(fù)極間可傳遞鈉離子。本實(shí)施例包括截面為圓柱形的殼體1，該殼體I內(nèi)填充有作為負(fù)極2的液態(tài)鈉，該液態(tài)鈉內(nèi)插設(shè)有e "-Al2O3陶瓷管3，該P(yáng) "-Al2O3陶瓷管3內(nèi)填設(shè)有第二電解質(zhì)4NaAlCl4和正極5，而第二電解質(zhì)4NaAlCl4和正極5的混合物中插設(shè)有柱狀的正極觸頭51，該正極觸頭51還延伸至殼體I外并用于與外部的用電設(shè)備接觸。在P "-Al2O3陶瓷管3的上端開(kāi)口處通過(guò)玻璃 化SiO2粘結(jié)有a -Al2O3陶瓷密封蓋6，該a -Al2O3陶瓷密封蓋6依次間隔并熱壓有與正極觸頭51周壁焊接連接的內(nèi)鎳環(huán)7和與殼體I焊接連接的外鎳環(huán)8，從而使得P ”-Al2O3陶瓷管3懸置于殼體I中。其中，a -Al2O3陶瓷密封蓋6相對(duì)于P "-Al203陶瓷管3來(lái)說(shuō)是完全的電絕緣體，不允許鈉離子的通過(guò)；又因?yàn)殒嚥牧蠈?duì)于NaAlCl4具有良好的抗腐蝕性，故內(nèi)外鎳環(huán)采用鎳材料制成。殼體底部的內(nèi)壁和陶瓷管底部的外壁間距離為35mm，且在該間隙內(nèi)設(shè)有對(duì)陶瓷管3其支撐作用的陶瓷管支撐彈簧9，殼體I、陶瓷管3和陶瓷管支撐彈簧9均位于同一軸線上，殼體I底部的內(nèi)壁上設(shè)有供所述陶瓷管支撐彈簧9容置用的下容置坑(圖中未畫(huà)出)，陶瓷管3底部的外壁上設(shè)有供所述陶瓷管支撐彈簧9容置用的上容置坑(圖中未畫(huà)出)。本實(shí)用新型中，該陶瓷管3為一端開(kāi)口，另一端封閉的筒狀結(jié)構(gòu)，從而起到供第二電解質(zhì)4容置的作用。通過(guò)陶瓷管支撐彈簧9對(duì)陶瓷管3的支撐，則原來(lái)處于懸掛狀態(tài)的陶瓷管3被抬起，也即陶瓷管3和位于陶瓷管3內(nèi)第二電解質(zhì)4的重力被陶瓷管支撐彈簧9所抵消，而且陶瓷管支撐彈簧9的彈力范圍為1-1. 5倍陶瓷管3和第二電解質(zhì)4的重力，使得陶瓷管3被向上壓緊于a -AI2O3陶瓷密封蓋6上，在一定程度上提高陶瓷管3和a -A1203陶瓷密封蓋6間的密封性。由于陶瓷管3和a -AI2O3陶瓷密封蓋6間玻璃化物質(zhì)所承受的重力受到陶瓷管支撐彈簧9彈力的抵消，從而減少了玻璃化物質(zhì)因?yàn)橹亓Χ霈F(xiàn)裂縫情況的發(fā)生，進(jìn)一步延長(zhǎng)了鈉電池的使用壽命。
權(quán)利要求1.一種延長(zhǎng)使用壽命的鈉電池，包括殼體，懸置于所述殼體內(nèi)的陶瓷管，填設(shè)于所述陶瓷管內(nèi)的第二電解質(zhì)和正極，插設(shè)于所述陶瓷管內(nèi)并延伸至殼體外的正極觸頭，位于所述殼體和所述陶瓷管間的負(fù)極，其特征是所述殼體和所述陶瓷管間設(shè)有陶瓷管支撐彈簧。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的延長(zhǎng)使用壽命的鈉電池，其特征是所述殼體、陶瓷管和陶瓷管支撐彈簧均位于同一軸線上，所述陶瓷管支撐彈簧的一端與所述陶瓷管底部的外壁相抵靠，另一端與所述殼體底部的內(nèi)壁相抵靠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的延長(zhǎng)使用壽命的鈉電池，其特征是所述殼體底部的內(nèi)壁上設(shè)有供所述陶瓷管支撐彈簧容置用的下容置坑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的延長(zhǎng)使用壽命的鈉電池，其特征是所述陶瓷管底部的外壁上設(shè)有供所述陶瓷管支撐彈簧容置用的上容置坑。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的延長(zhǎng)使用壽命的鈉電池，其特征是所述陶瓷管底部的外壁和殼體底部的內(nèi)壁間距離為5-50mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的延長(zhǎng)使用壽命的鈉電池，其特征是所述陶瓷管底部的外壁和殼體底部的內(nèi)壁間距離為35mm。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種延長(zhǎng)使用壽命的鈉電池，包括殼體，懸置于所述殼體內(nèi)的陶瓷管，填設(shè)于所述陶瓷管內(nèi)的第二電解質(zhì)和正極，插設(shè)于所述陶瓷管內(nèi)并延伸至殼體外的正極觸頭，位于所述殼體和所述陶瓷管間的負(fù)極，所述殼體和所述陶瓷管間設(shè)有陶瓷管支撐彈簧。通過(guò)陶瓷管支撐彈簧對(duì)陶瓷管的支撐，則原來(lái)處于懸掛狀態(tài)的陶瓷管被抬起，也即陶瓷管和位于陶瓷管內(nèi)第二電解質(zhì)的重力被陶瓷管支撐彈簧所抵消。由于陶瓷管和α-Al2O3陶瓷密封蓋間玻璃化物質(zhì)所承受的重力受到陶瓷管支撐彈簧彈力的抵消，從而減少了玻璃化物質(zhì)因?yàn)橹亓Χ霈F(xiàn)裂縫情況的發(fā)生，進(jìn)一步延長(zhǎng)了鈉電池的使用壽命。
文檔編號(hào)H01M10/36GK202651300SQ20122015893
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者胡云武 申請(qǐng)人:杭州旭瑞能源工程有限公司