本發(fā)明涉及儲(chǔ)能領(lǐng)域的一種氣壓可控鈉硫電池負(fù)極。

背景技術(shù)：

鈉硫電池是以金屬鈉為負(fù)極活性物質(zhì)，硫磺為正極活性物質(zhì)，β”-氧化鋁電解質(zhì)管為隔膜，在290～360℃下工作的高溫二次電池。

鈉硫電池負(fù)極金屬鈉與β”-氧化鋁電解質(zhì)管的接觸面積是決定鈉硫電池內(nèi)阻的主要因素之一。金屬鈉與β”-氧化鋁電解質(zhì)管的接觸面積越大，則鈉硫電池內(nèi)阻越小，因此為了減小鈉硫電池內(nèi)阻就需要盡可能增大金屬鈉與β”-氧化鋁電解質(zhì)管的接觸面積。

在申請(qǐng)?zhí)枮?0112052698.3，名稱為鈉容納用盒子以及鈉硫電池的實(shí)用新型中報(bào)道了一種鈉容納用盒子，該盒子被隔壁劃分為上部空間和下部空間，在上部空間內(nèi)配置有作為陰極側(cè)氣壓產(chǎn)生源的氣體，在下部空間內(nèi)配置有金屬鈉，在隔壁上有上部空間和下部空間連通孔，并且該孔被樹脂構(gòu)件密封。該鈉容納用盒子存在以下不足：第一，鈉容納用盒子被分為上部空間和下部空間導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜；第二，上部空間和下部空間連通孔需要引入樹脂構(gòu)件密封，樹脂的引入會(huì)影響金屬鈉的純度，并且樹脂可能與金屬鈉發(fā)生意想不到的反應(yīng)；第三，使用這種鈉容納用盒子需要盒子外部空間在初始狀態(tài)下保持真空，這一苛刻要求使得鈉硫電池生產(chǎn)工藝過于復(fù)雜，增加了生產(chǎn)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種氣壓可控鈉硫電池負(fù)極，其結(jié)構(gòu)簡單，裝配工藝要求低，可精確控制其內(nèi)部的氣壓。

實(shí)現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是：一種氣壓可控鈉硫電池負(fù)極，包括β”-氧化鋁電解質(zhì)管、α-氧化鋁絕緣環(huán)和儲(chǔ)鈉管，所述α-氧化鋁絕緣環(huán)圍繞所述β”-氧化鋁電解質(zhì)管頂面的外圓周設(shè)置；

所述α-氧化鋁絕緣環(huán)的上方設(shè)有負(fù)極密封蓋，所述負(fù)極密封蓋底面的外圓周與所述α-氧化鋁絕緣環(huán)的頂面之間通過負(fù)極密封環(huán)連接，從而在所述β”-氧化鋁電解質(zhì)管徑向內(nèi)側(cè)形成一個(gè)密閉的負(fù)極室；

所述儲(chǔ)鈉管位于所述負(fù)極室內(nèi)，并與所述β”-氧化鋁電解質(zhì)管同軸設(shè)置，所述儲(chǔ)鈉管內(nèi)填充有金屬鈉，所述儲(chǔ)鈉管的底部設(shè)有使所述儲(chǔ)鈉管與所述負(fù)極室連通的小孔，所述儲(chǔ)鈉管內(nèi)設(shè)有與所述儲(chǔ)鈉管連通的容器，所述容器中裝有用于向所述儲(chǔ)鈉管內(nèi)釋放氮?dú)獾寞B氮化鈉。

進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)鈉管的頂部通過所述負(fù)極密封蓋封閉。

再進(jìn)一步的，所述容器位于所述負(fù)極密封蓋的底面上。

再進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)鈉管和所述負(fù)極室內(nèi)均填充有金屬鈉。

再進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)鈉管內(nèi)均填充有金屬鈉，所述負(fù)極室保持真空。

進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)鈉管的頂部通過頂蓋封閉，所述頂蓋的頂面與所述負(fù)極密封蓋的底面分離。

再進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)鈉管在所述負(fù)極室內(nèi)保持懸浮狀態(tài)，且所述負(fù)極室是真空的。

再進(jìn)一步的，所述容器位于所述頂蓋的底面上。

再進(jìn)一步的，所述頂蓋的底面高于所述α-氧化鋁絕緣環(huán)的頂面。

進(jìn)一步的，所述疊氮化鈉為疊氮化鈉壓片或疊氮化鈉粉末。

采用了本發(fā)明的一種氣壓可控鈉硫電池負(fù)極的技術(shù)方案，包括β”-氧化鋁電解質(zhì)管、α-氧化鋁絕緣環(huán)和儲(chǔ)鈉管，所述α-氧化鋁絕緣環(huán)圍繞所述β”-氧化鋁電解質(zhì)管頂面的外圓周設(shè)置；所述α-氧化鋁絕緣環(huán)的上方設(shè)有負(fù)極密封蓋，所述負(fù)極密封蓋底面的外圓周與所述α-氧化鋁絕緣環(huán)的頂面之間通過負(fù)極密封環(huán)連接，從而在所述β”-氧化鋁電解質(zhì)管徑向內(nèi)側(cè)形成一個(gè)密閉的負(fù)極室；儲(chǔ)鈉管位于所述負(fù)極室內(nèi)，并與所述α-氧化鋁絕緣環(huán)同軸設(shè)置，所述儲(chǔ)鈉管內(nèi)填充有金屬鈉，所述儲(chǔ)鈉管的底部設(shè)有使所述儲(chǔ)鈉管與所述負(fù)極室連通的小孔，所述儲(chǔ)鈉管內(nèi)設(shè)有與所述儲(chǔ)鈉管連通的容器，所述容器中裝有用于向所述儲(chǔ)鈉管內(nèi)釋放氮?dú)獾寞B氮化鈉。其技術(shù)效果是：不需要使用復(fù)雜的上下隔開的鈉容納用盒子，不需要使用樹脂密封構(gòu)件，不需要鈉容納用盒子外部在初始狀態(tài)下一定要保持真空的苛刻條件，因此結(jié)構(gòu)簡單，裝配工藝要求低；通過控制容器中疊氮化鈉的加入量就可以實(shí)現(xiàn)鈉硫電池負(fù)極內(nèi)氣壓的精確控制，實(shí)現(xiàn)金屬鈉與β”-氧化鋁電解質(zhì)管的接觸面積最大化，進(jìn)而減小鈉硫電池內(nèi)阻。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種氣壓可控的鈉硫電池負(fù)極的實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的一種氣壓可控的鈉硫電池負(fù)極的實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的一種氣壓可控的鈉硫電池負(fù)極的實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1至圖3，本發(fā)明的發(fā)明人為了能更好地對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行理解，下面通過具體地實(shí)施例，并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)地說明：

實(shí)施例1

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明的一種氣壓可控的鈉硫電池負(fù)極，包括β”-氧化鋁電解質(zhì)管1、α-氧化鋁絕緣環(huán)2和儲(chǔ)鈉管3。儲(chǔ)鈉管3同軸設(shè)置于β”-氧化鋁電解質(zhì)管1徑向內(nèi)側(cè)，儲(chǔ)鈉管3與β”-氧化鋁電解質(zhì)管1之間形成負(fù)極室9。儲(chǔ)鈉管3由金屬制成。儲(chǔ)鈉管3的頂面通過負(fù)極密封蓋4封閉，儲(chǔ)鈉管3與負(fù)極密封蓋4焊接為一體。α-氧化鋁絕緣環(huán)2圍繞β”-氧化鋁電解質(zhì)管1頂面的外圓周設(shè)置。負(fù)極室9通過位于α-氧化鋁絕緣環(huán)2的頂面和負(fù)極密封蓋4底面外圓周之間的負(fù)極密封環(huán)5封閉。儲(chǔ)鈉管3的底部設(shè)有將儲(chǔ)鈉管3與負(fù)極室9連通的小孔31。負(fù)極室9和儲(chǔ)鈉管3內(nèi)均存儲(chǔ)有金屬鈉。

儲(chǔ)鈉管3上部，優(yōu)選負(fù)極密封蓋4的底面設(shè)置一個(gè)容器6，容器6內(nèi)部盛放疊氮化鈉。疊氮化鈉可以為粉末或壓片，容器6與儲(chǔ)鈉管3連通。鈉硫電池升溫至工作溫度后，鈉硫電池放電時(shí)，液態(tài)的金屬鈉在由疊氮化鈉分解產(chǎn)生的氮?dú)獾臍鈮旱淖饔孟拢蓛?chǔ)鈉管3底部的小孔31向β”-氧化鋁電解質(zhì)管1和儲(chǔ)鈉管3之間的負(fù)極室9流動(dòng)，鈉硫電池充電時(shí)液態(tài)的金屬鈉的流動(dòng)方向正好與放電時(shí)相反。

本發(fā)明的一種氣壓可控的鈉硫電池負(fù)極，通過預(yù)先在β”-氧化鋁電解質(zhì)管1和儲(chǔ)鈉管3之間的負(fù)極室9中填充金屬鈉，因此在裝配過程中不需要負(fù)極室9保持真空狀態(tài)。

實(shí)施例2

請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明的一種氣壓可控的鈉硫電池負(fù)極，包括β”-氧化鋁電解質(zhì)管1、α-氧化鋁絕緣環(huán)2和儲(chǔ)鈉管3。儲(chǔ)鈉管3同軸設(shè)置于β”-氧化鋁電解質(zhì)管1徑向內(nèi)側(cè)，儲(chǔ)鈉管3與β”-氧化鋁電解質(zhì)管1之間形成負(fù)極室9。儲(chǔ)鈉管3由金屬制成。儲(chǔ)鈉管3的頂面通過負(fù)極密封蓋4封閉，儲(chǔ)鈉管3與負(fù)極密封蓋4焊接為一體。α-氧化鋁絕緣環(huán)2圍繞β”-氧化鋁電解質(zhì)管1頂面的外圓周設(shè)置。負(fù)極室9通過位于α-氧化鋁絕緣環(huán)2的頂面和負(fù)極密封蓋4底面外圓周之間的負(fù)極密封環(huán)5封閉。儲(chǔ)鈉管3的底部設(shè)有將儲(chǔ)鈉管3與負(fù)極室9連通的小孔31。負(fù)極室9保持真空，儲(chǔ)鈉管3內(nèi)存儲(chǔ)有金屬鈉。

儲(chǔ)鈉管3上部，優(yōu)選負(fù)極密封蓋4的底面設(shè)置一個(gè)容器6，容器6內(nèi)部盛放疊氮化鈉。疊氮化鈉可以為粉末或壓片，容器6與儲(chǔ)鈉管3連通。鈉硫電池升溫至工作溫度后，鈉硫電池放電時(shí)，液態(tài)的金屬鈉在由疊氮化鈉分解產(chǎn)生的氮?dú)獾臍鈮旱淖饔孟?，由?chǔ)鈉管3底部的小孔31向β”-氧化鋁電解質(zhì)管1和儲(chǔ)鈉管3之間的負(fù)極室9流動(dòng)，鈉硫電池充電時(shí)液態(tài)的金屬鈉的流動(dòng)方向正好與放電時(shí)相反。

本實(shí)施例中，本發(fā)明的一種氣壓可控的鈉硫電池負(fù)極，需要在β”-氧化鋁電解質(zhì)管1和儲(chǔ)鈉管3之間的負(fù)極室9保持低壓或者接近真空狀態(tài)，當(dāng)鈉硫電池升溫至超過工作溫度時(shí)，儲(chǔ)鈉管3內(nèi)部疊氮化鈉開始分解成液態(tài)的金屬鈉和氮?dú)?，?chǔ)鈉管3內(nèi)部的液態(tài)的金屬鈉在氮?dú)獾臍鈮旱耐苿?dòng)下由儲(chǔ)鈉管3下部的小孔31進(jìn)入β”-氧化鋁電解質(zhì)管1和儲(chǔ)鈉管3之間的負(fù)極室9，最終液態(tài)的金屬鈉充滿整個(gè)負(fù)極室9。

實(shí)施例3

請(qǐng)參閱圖3，本發(fā)明的一種氣壓可控的鈉硫電池負(fù)極，包括β”-氧化鋁電解質(zhì)管1、α-氧化鋁絕緣環(huán)2和儲(chǔ)鈉管3。α-氧化鋁絕緣環(huán)2圍繞β”-氧化鋁電解質(zhì)管1頂面的外圓周設(shè)置。α-氧化鋁絕緣環(huán)2的上方設(shè)有負(fù)極密封蓋4。負(fù)極密封蓋4底面的外圓周與α-氧化鋁絕緣環(huán)2的頂面之間通過負(fù)極密封環(huán)5連接，從而在β”-氧化鋁電解質(zhì)管1徑向內(nèi)側(cè)形成一個(gè)密閉且真空的負(fù)極室9。儲(chǔ)鈉管3由金屬制成。儲(chǔ)鈉管3位于負(fù)極室9內(nèi)，并與β”-氧化鋁電解質(zhì)管1同軸，且在負(fù)極室9內(nèi)保持懸浮狀態(tài)。

儲(chǔ)鈉管3的底部設(shè)有使儲(chǔ)鈉管3與負(fù)極室9連通的小孔31，儲(chǔ)鈉管9的頂部通過頂蓋32封閉.頂蓋32的頂面與負(fù)極密封蓋4的底面之間留有間隙。頂蓋32的底面高于α-氧化鋁絕緣環(huán)2的底面，以降低鈉硫電池放點(diǎn)過程中的內(nèi)阻。

儲(chǔ)鈉管3上部，優(yōu)選頂蓋32的底面設(shè)置有一個(gè)儲(chǔ)存疊氮化鈉的容器6，容器6與儲(chǔ)鈉管3連通，容器6內(nèi)部的疊氮化鈉可以是疊氮化鈉粉末或者疊氮化鈉壓片，儲(chǔ)鈉管3底部的小孔31為液態(tài)的金屬鈉進(jìn)出儲(chǔ)鈉管3的通道。鈉硫電池升溫至工作溫度后，鈉硫電池放電時(shí)，液態(tài)的金屬鈉在由疊氮化鈉分解產(chǎn)生的氮?dú)獾臍鈮旱淖饔孟?，由?chǔ)鈉管3底部的小孔31向β”-氧化鋁電解質(zhì)管1和儲(chǔ)鈉管3之間的負(fù)極室9流動(dòng)，鈉硫電池充電時(shí)液態(tài)的金屬鈉的流動(dòng)方向正好與放電時(shí)相反。

在實(shí)施例1～3中本發(fā)明的一種氣壓可控的鈉硫電池負(fù)極，在鈉硫電池生產(chǎn)時(shí)，向儲(chǔ)鈉管3內(nèi)填充金屬鈉過程中不需要β”-氧化鋁電解質(zhì)管1參與，使得金屬鈉填充過程變得非常簡單。β”-氧化鋁電解質(zhì)管1和儲(chǔ)鈉管3之間的負(fù)極室9保持低壓或者接近真空狀態(tài)，當(dāng)鈉硫電池升溫至超過工作溫度以上，儲(chǔ)鈉管3內(nèi)部的容器6中的疊氮化鈉開始分解成液態(tài)的金屬鈉和氮?dú)?，在氮?dú)鈿鈮旱淖饔孟聝?chǔ)鈉管3內(nèi)部的液態(tài)的金屬鈉由儲(chǔ)鈉管3下部的小孔31進(jìn)入β”-氧化鋁電解質(zhì)管1和儲(chǔ)鈉管3之間的負(fù)極室9，最終液態(tài)的金屬鈉充滿整個(gè)負(fù)極室9。因此通過控制容器6內(nèi)疊氮化鈉的加入量即可精確控制本發(fā)明的一種氣壓可控的鈉硫電池負(fù)極內(nèi)的氣壓，最大程度增加了鈉硫電池充放電過程中，液態(tài)的金屬鈉與β”-氧化鋁電解質(zhì)管1之間的接觸面積。最大程度降低鈉硫電池的內(nèi)阻，也大大簡化了本發(fā)明的一種氣壓可控的鈉硫電池負(fù)極的結(jié)構(gòu)大大簡化。

本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。