[实用新型]一种钠硫电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及化学储能领域的一种钠硫电池。 

背景技术

钠硫电池的关键材料是β”-Al2O3制成的电解质陶瓷管，电池安全性能在很大程度上取决于电解质陶瓷管的力学性能。一旦电解质陶瓷管有微裂纹或者破裂，钠和硫，直接接触发生剧烈反应，温度最高可达2000℃。钠硫电池的安全性主要有两个方面，其中一个为电池升降温安全性能，电池模块不可避免的要进行定期维护等工作，电池降温时，尤其是温度降至280℃之下时，钠硫电池正极室内的硫和多硫化钠凝固，电解质陶瓷管底部收到较大压应力，如果压应力得到不释放，容易导致电解质陶瓷管的管口部和底部损坏，造成钠和硫磺直接发生反应，危害性较大，出现上述情况的根本原因在于钠硫电池的正极在设计上存在不合理之处。 

如图1所示，现有钠硫电池，钠硫电池的正极包括外壳1以及套接在外壳1内侧的电解质陶瓷管4，电解质陶瓷管4之间形成钠硫电池的正极室100。外壳1兼做正极集流体以及储存正极活性物质。电解质陶瓷管4的顶面上固定有一个径向向外突出的陶瓷绝缘环3，陶瓷绝缘环3与电解质陶瓷管4是通过热压焊固定的。陶瓷绝缘环3与钠硫电池的外壳1的径向之间设有正极密封环60，正极密封环60与陶瓷绝缘环3之间通过热压焊固定，正极密封环60与外壳1的内侧面之间通过焊接固定，从而将钠硫电池的正极室100封闭，钠硫电池的正极室100内填充有对硫和多硫化钠浸润的多孔导电纤维毡2，多孔导电纤维毡2具有导电性。钠硫电池的正极反应材料硫填装在多孔导电纤维毡2中。 

这样的设计，在钠硫电池降温过程中，电解质陶瓷管4受到的压应力， 传递给陶瓷绝缘环3上后，很难再通过正极密封环60分散，为了分散电解质陶瓷管4受到的压应力，采用了波纹管的结构铝合金作为外壳1。铝合金的缺点是耐热性以及强度不高，而采用不锈钢作为外壳1时，从成本及性能来说，波纹管结构不适合。 

这样的设计也不能从根本上消除电解质陶瓷管所受到的压应力，电解质陶瓷管4的底部及管口仍旧会开裂，因此必须考虑其它方式来分散电解质陶瓷管所受到的压应力。 

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种钠硫电池，其能够有效解决在钠硫电池冷却过程中，电解质陶瓷管因为压应力的作用而破裂或者出现微裂纹的技术问题。 

实现上述目的的一种技术方案是：一种钠硫电池，包括从外向内依次套接的外壳、电解质陶瓷管和储钠管，所述外壳与电解质陶瓷管径向之间形成正极室，所述储钠管的顶部通过负极密封盖封闭，所述电解质陶瓷管的顶面上固定有径向向外突出的陶瓷绝缘环，所述陶瓷绝缘环的顶面与负极密封盖之间设有负极密封环； 

所述正极室是通过L形金属环、槽形金属环和顶部金属环封闭的； 

所述L形金属环分为垂直段和水平段，所述水平段的顶面与所述陶瓷绝缘环的底面固定，所述垂直段的内侧面与所述陶瓷绝缘环的外侧面固定；所述垂直段的外侧面与所述外壳的内侧面分离，所述垂直段的顶面高于所述陶瓷绝缘环的顶面； 

所述槽形金属环的底面与所述陶瓷绝缘环的顶面分离，所述槽形金属环上设有内圈槽壁和外圈槽壁，所述内圈槽壁高于所述外圈槽壁，所述外圈槽壁的外侧面与所述L形金属环的垂直段的内侧面固定，且所述外圈槽壁的顶面与所述L形金属环的垂直段的顶面等高； 

所述顶部金属环连接所述槽形金属环的内圈槽壁的外侧面和所述外壳的内侧面，所述顶部金属环的顶面与所述槽形金属环内圈槽壁的顶面以及所述外壳的顶面等高；所述顶部金属环的顶面上外有一个环形槽。 

进一步的，沿所述陶瓷绝缘环底面的外缘设有倒台阶结构，所述L形金属环的水平段的顶面与所述倒台阶结构的底面固定。 

进一步的，所述外壳的内侧面的顶部设有限位台阶结构，所述顶部金属环的底面以及外侧面与该限位台阶结构固定。 

进一步的，所述L形金属环与所述陶瓷绝缘环之间通过热压焊固定，所述L形金属环与所述槽形金属环之间，所述槽形金属环与所述顶部金属环之间，以及所述顶部金属环与所述外壳之间均通过焊接固定。 

再进一步的，所述L形金属环与所述槽形金属环之间，所述槽形金属环与所述顶部金属环之间，以及所述顶部金属环与所述外壳之间均通过激光焊或者惰性气体钨极保护焊固定。 

进一步的，所述L形金属环的厚度d为0.3～1mm，且所述L形金属环的垂直段的顶面高于所述陶瓷绝缘环的顶面的高度h1为4-10mm。 

再进一步的，所述槽形金属环的外圈槽壁的高度h2为1.5～2.5mm。