[发明专利]一种高温熔体电池装置及其制备工艺

权利要求书

1.一种高温熔体电池装置，其特征在于：包括陶瓷封接负极柱(1)、负极集流体(2)、正极盖板(3)和正极壳体(4)；所述的正极盖板(3)与正极壳体(4)连接形成密闭的电池腔体，电池腔体内从下到上依次填装正极材料(5)、电解质材料(6)以及负极材料(7)；负极集流体(2)设置在负极材料(7)中；所述的正极盖板(3)中心开设有孔，陶瓷封接负极柱(1)下端伸入孔内并与正极盖板(3)密封连接，陶瓷封接负极柱(1)中的电极芯(8)与负极集流体(2)连接形成电池负极；

所述陶瓷封接负极柱(1)包括电极芯(8)、绝缘陶瓷套管(9)、上过渡环(10)和下过渡环(11)；电极芯(8)设置在绝缘陶瓷套管(9)的中心孔内，绝缘陶瓷套管(9)上端通过上过渡环(10)与电极芯(8)固定，绝缘陶瓷套管(9)下端通过下过渡环(11)与正极盖板(3)固定；上过渡环(10)与绝缘陶瓷套管(9)，以及绝缘陶瓷套管(9)与下过渡环(11)均通过陶瓷金属化工艺密封，电极芯(8)和下过渡环(11)之间绝缘；

所述绝缘陶瓷套管(9)的材质为氧化铝陶瓷或氧化铍陶瓷，过渡环材质为可伐合金。

2.根据权利要求1所述的高温熔体电池装置，其特征在于：所述电极芯(8)材质为无氧铜、钛合金或不锈钢；当电极芯(8)选用无氧铜或钛合金时，电极芯(8)嵌套在不锈钢包覆层中，然后固定在绝缘陶瓷套管(9)中；当电极芯(8)选用不锈钢时，电极芯(8)直接固定在在绝缘陶瓷套管(9)中。

3.根据权利要求1所述的高温熔体电池装置，其特征在于：所述正极壳体(4)的材质为不锈钢，其内壁采用物理镀膜工艺形成金属氧化物的绝缘薄膜，薄膜厚度为10～100μm；正极壳体(4)的材质为不锈钢，其底部内表面采用物理镀膜工艺形成碳或其金属化合物的致密薄膜，薄膜厚度为10～100μm。

4.根据权利要求1所述的高温熔体电池装置，其特征在于：所述负极集流体(2)为不锈钢圆块，直径小于电池腔体内径5～8mm，负极集流体(2)中心设置有内螺纹，负极集流体(2)通过内螺纹与电极芯(8)下端连接。

5.根据权利要求1所述的高温熔体电池装置，其特征在于：电池在高温运行时，三种电池材料均熔融为液态，自下而上形成正极层、电解质层和负极层，三层互不相溶；负极集流体(2)浸入在负极层中。

6.根据权利要求5所述的高温熔体电池装置，其特征在于，所述的正极材料为B、C、N、O族金属元素的一种或其合金；负极材料为碱金属或碱土金属元素的一种或其合金；电解质材料为负极材料的金属对应卤化物的一种或多种混合物或其卤化物的一种或多种与氧化铝陶瓷粉体的混合物。

7.权利要求1至6任意一项所述的高温熔体电池装置的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)正极材料的制备：

将正极原材料装入模具中加热熔融，保温一段时间后自然冷却至室温，获得饼状的正极材料(5)；整个过程在小于0.1Pa的绝对真空或氩气环境中进行；

2)电解质材料的制备：

将电解质原材料装入模具中加热熔融，保温一段时间后自然冷却至室温，获得饼状的电解质材料(6)；整个过程在小于0.1Pa的绝对真空或氩气环境中进行；

3)负极材料的制备：

将负极原材料装入模具中加热熔融，保温一段时间后，将负极集流体(2)置于负极材料中浸润，待负极集流体(2)被负极材料充分润湿后停止加热并自然冷却至室温，得到内嵌负极集流体(2)的饼状负极材料(7)；整个过程在小于0.1Pa的绝对真空或氩气环境中进行；

4)电池组装：

将陶瓷封接负极柱(1)穿过正极盖板(3)上的孔中，将陶瓷封接负极柱(1)与正极盖板(3)密封固定，再将电极芯(8)与负极集流体(2)连接；依次向正极壳体(4)中装入正极材料(5)、电解质材料(6)以及内嵌负极集流体的负极材料(7)；最后将正极盖板(3)与正极壳体(4)进行密封固定；整个过程在填充氩气的手套箱中进行。

8.根据权利要求7所述的高温熔体电池装置的制备工艺，其特征在于，密封固定为焊接密封，焊接采用氩弧焊或激光焊接。