[发明专利]一种钠硫电池负极的封装方法

说明书

本发明公开了一种钠硫电池负极的封装方法，用于将包括电解质陶瓷管、安全管和负极密封盖的注钠件和负极极耳，封接在一起，包括下列步骤：注钠步骤：在真空条件下将液态金属钠注入注钠件中，并通过气压作用，使液态金属钠充满位于安全管和电解质陶瓷管之间的反应腔室；焊接固定步骤：将注钠件以及负极极耳，与真空焊接箱内的焊接夹具固定；抽真空步骤：先将真空焊接箱内的气压抽真空至10Pa以下，再向真空焊接箱内补充惰性气体，使真空焊接箱内的气压不超过2×10⁴Pa；焊接步骤：使负极极耳的底面与负极密封盖的顶面同轴受力贴合，沿着负极极耳和负极密封盖外圆周之间的环形间隙进行激光焊接，将负极极耳与负极密封盖固定，形成钠硫电池负极；最后通过泄压步骤取出钠硫电池负极。

技术领域

本发明涉及一种钠硫电池负极的封装方法。

背景技术

钠硫电池是一种以硫磺为正极活性物质，金属钠为负极活性物质，以β-氧化铝电解质陶瓷管为电解质隔膜的储能电池。钠硫电池在300～ 330℃工作温度下，钠离子透过电解质隔膜与硫磺之间发生可逆反应，形成能量的释放和储存。作为负极活性材料的金属钠，由于具有强腐蚀性，且极易发生燃烧甚至爆炸，因此，在钠硫电池中，需要尽可能有效提高金属钠的利用率。在我国前期开发的钠硫电池中，在电解质陶瓷管内通过毛细作用来增大金属钠与电解质陶瓷管内表面的接触面积，且在进行口部封装时采用在手套箱内惰性气氛环境下封装，封装时为微正压。

通过毛细作用提高钠硫电池内钠的利用效率，难以保证钠硫电池性能的一致性。此外，该封装工艺要求钠硫电池负极在冷态，即常温下为微正压，当在钠硫电池处于运行温度下，压力可达约2个标准大气压，钠硫电池长期在较高的气压下运行，钠硫电池负极的各封接部位会产生应力，大大降低钠硫电池的寿命。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种钠硫电池负极的封装方法，其可以确保钠硫电池产品性能的一致性，延长钠硫电池的使用寿命。

实现上述目的的一种技术方案是：一种钠硫电池负极的封装方法，用于将包括电解质陶瓷管、安全管和负极密封盖的注钠件和负极极耳，封接在一起，包括下列步骤：

注钠步骤：在真空条件下将液态金属钠注入所述注钠件中，并通过毛细作用，使液态金属钠充满位于所述安全管和所述电解质陶瓷管之间的反应腔室；

焊接固定步骤：将所述注钠件以及所述负极极耳，与真空焊接箱内的焊接夹具固定；

抽真空步骤：先将所述真空焊接箱内的气压抽真空至10Pa以下，再向所述真空焊接箱内补充惰性气体至，使所述真空焊接箱内的气压不超过 2×10⁴Pa；

焊接步骤：使所述负极极耳的底面与所述负极密封盖的顶面同轴受力贴合，沿着所述负极极耳和所述负极密封盖外圆周之间的环形间隙进行激光焊接，将所述负极极耳与所述负极密封盖固定，形成钠硫电池负极；

泄压步骤：对所述真空焊接箱泄真空，打开所述真空焊接箱的箱门，取出钠硫电池负极。

进一步的，所述注钠步骤中，液态金属钠通过插接在所述负极密封盖中心的中心孔中的注钠针，注入所述注钠件。

进一步的，所述注钠步骤中，液态金属钠在惰性气体的气氛中进行冷却。

进一步的，所述焊接固定步骤中，所述注钠件固定在所述焊接夹具的下夹具中，所述负极极耳由所述焊接夹具的上夹头夹持。

进一步的，所述焊接步骤中，所述真空焊接箱内的气压保持恒定。

再进一步的，所述焊接步骤中，通过同时进行的真空泵的抽气以及惰性气体输入泵的充气，来保持所述真空焊接箱内的气压的恒定。

更进一步的，焊接步骤结束，所述真空泵和所述惰性气体输入泵同步关闭。