[发明专利]一种高温密封电极及其制备方法

说明书

本发明属于储能电池技术领域，具体涉及一种高温密封电极，其包括负极芯、在负极芯的中部从上至下依次套设的上过渡环、绝缘套管、下过渡环、正极盖板、封盐隔断和盐封槽，负极芯的底部还焊接有一负极集流体，正极盖板的下端固定有一封盐隔断，封盐隔断的下端的负极芯上还固定有一盐封槽，封盐隔断的下端伸入盐封槽内的密封盐内，通过将密封盐加热固化实现电极的密封。本发明还公开了该高温密封电极的制作方法。本发明的高温密封电极能够阻止蒸汽对于焊料的侵蚀，防止热应力导致的密封电极连接部分开裂，实现高温条件下的长效绝缘密封，且该密封电极结构紧凑，有效压缩了液态金属电池的空间体积。

技术领域

本发明属于储能电池技术领域，更具体地，涉及一种高温密封电极及其制作方法。

背景技术

液态金属电池属于高温电池，通常在300℃～700℃下工作，其正负电极为液态金属，电解质为液态或半液态无机熔盐。正极、电解质、负极材料由于互不相溶，自下而上自动分层。电池工作时，通过负极金属与正极金属形成正极合金而放电；相应地，通过正极合金重新电解为负极金属和正极金属而充电(Kim H,Boysen D A,Newhouse J M,et al.LiquidMetal Batteries-Past,Present,and Future[J].Chemical Reviews,2013,113:2075-2099)。

液态金属电池一般将不锈钢壳体作为正极集流体。负极集流体从电池腔体内引出，通过一定方式与正极壳体紧密连接形成封闭的电池结构。该电池结构简单、组装方便，同时具有预期的低成本和长寿命，是大规模电网储能应用的理想选择。

液态金属电池的电极和电解质材料化学性质非常活泼，一旦与空气中的水、氧、氮等接触会迅速变质并导致电池失效。因此，设计稳定、可靠的绝缘密封结构对液态金属电池来说至关重要。然而，由于液态金属电池运行环境的特殊性，常规的高温绝缘密封方法并不能有效解决问题。一方面，耐高温绝缘垫片(如陶瓷纤维垫片和云母垫片)因含有氧化硅等化学成分而无法长期抵御负极金属蒸汽(如锂蒸汽)的侵蚀；另一方面，耐高温无机胶则难以在热膨胀系数匹配、机械粘接强度、高温绝缘性、化学稳定性等方面同时满足液态金属电池的使用需求。

目前，液态金属电池通常是将负极引流杆与正极壳体延伸至室温区，通过加装绝缘陶瓷管和使用常规密封材料(如硅橡胶、环氧树脂等)来实现电池的绝缘密封。该密封方式虽然可以实现电池的长效密封，但其缺点是显著增加了电池单体的空间体积及组装难度，不利于电池的成组及规模化生产。

由于存在上述缺陷和不足，本领域亟需做出进一步的完善和改进，设计一种高温密封电极，使其能够满足液态金属电池的绝缘密封需要。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了高温密封电极及其制作方法，该高温密封电极采用盐封结构，阻止蒸汽对于焊料的侵蚀，同时在负极芯与正极盖板设置绝缘套管，防止热应力导致的密封电极连接部分开裂，同时配合其他部件，实现液态金属电池在高温条件下的长效绝缘密封，解决了液态金属电池的现有密封方式导致的电池空间体积过大及组装工序繁琐的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种高温密封电极，其特征在于，其包括一圆柱形的负极芯，该负极芯的中部从上至下依次套设有上过渡环、绝缘套管、下过渡环、正极盖板、封盐隔断和盐封槽，所述负极芯的底部还连接有一负极集流体，

其中，所述绝缘套管的内径与所述负极芯的直径相同，所述上过渡环、下过渡环共同将该绝缘套管固定在所述负极芯上；所述下过渡环的底部与所述正极盖板固定连接，该正极盖板为一中心开孔的圆板，并且所述正极盖板的下端固定有一圆环形的所述封盐隔断，所述正极盖板中心开孔的内径和该封盐隔断的内径大小相同，均大于所述负极芯的直径；所述负极芯伸出所述封盐隔断的下端，并且该负极芯上还固定有一中心开孔的圆盖形的所述盐封槽，该盐封槽内有密封盐，所述封盐隔断的下端伸入密封盐内但不与所述盐封槽底部接触，并通过将所述密封盐加热固化实现电极的密封。