一種鈉硫電池負(fù)極容器及其加工方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鈉硫電池負(fù)極容器的加工方法：提供一種圓筒狀的模具，模具末端的底面為弧形底面，將待加工的管材套置在模具外；將旋輪的工作斜面靠近管材末段的收口段外壁，沿收口段外壁施壓，進(jìn)行8-10道次旋壓，將收口段的管壁向沿模具末端的底面旋壓形成封頭，制得負(fù)極容器。所述加工方法采用旋壓工藝技術(shù)，通過旋輪旋壓不銹鋼管的收口段形成封頭，將空心不銹鋼管直接加工成負(fù)極容器，加工迅速，且沒有任何焊接引起的缺陷，大大提高了生產(chǎn)效率和鈉硫電池產(chǎn)品的安全性能，且制得的負(fù)極容器具有大長徑比，能夠承受高硫蒸汽氣壓，進(jìn)一步增強(qiáng)了使用安全性，將負(fù)極材料灌入所述負(fù)極容器，即可直接作為負(fù)極使用，大大簡化了鈉硫電池的加工工藝。
【專利說明】—種鈉硫電池負(fù)極容器及其加工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械制造領(lǐng)域，尤其涉及一種鈉硫電池負(fù)極容器及其加工方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鈉硫電池是美國福特(Ford)公司于1967年首先發(fā)明公布的，至今才40年左右的歷史。鈉硫電池是一種以金屬鈉為負(fù)極、硫為正極、陶瓷管為電解質(zhì)隔膜的二次電池。在一定的工作度下，鈉離子透過電解質(zhì)隔膜與硫之間發(fā)生的可逆反應(yīng)，形成能量的釋放和儲存。
[0003]電池通常是由正極、負(fù)極、電解質(zhì)、隔膜和外殼等幾部分組成。一般常規(guī)二次電池如鉛酸電池、鎘鎳電池等都是由固體電極和液體電解質(zhì)構(gòu)成，而鈉硫電池則與之相反，它是由熔融液態(tài)電極和固體電解質(zhì)組成的，構(gòu)成其負(fù)極的活性物質(zhì)是熔融金屬鈉，正極的活性物質(zhì)是硫和多硫化鈉熔鹽，由于硫是絕緣體，所以硫一般是填充在導(dǎo)電的多孔的炭或石墨氈里，固體電解質(zhì)兼隔膜的是一種專門傳導(dǎo)鈉離子被稱為Al2O3的陶瓷材料，外殼則一般用不銹鋼等金屬材料。
[0004]鈉硫電池的結(jié)構(gòu):一個由β-Al2O3固定電解質(zhì)做成的中心管，將內(nèi)室的熔融鈉(負(fù)極)和外室的熔融硫(正極)隔開；整個裝置密封于不銹鋼容器內(nèi)，此容器又兼做硫電極的集流器；單體鈉硫電池主要包括β-Al2O3固體電解質(zhì)陶瓷管、氧化鋁纖維和石墨氈雙重結(jié)構(gòu)的硫極、毛細(xì)結(jié)構(gòu)的鈉芯鈉極、不銹鋼筒體。
[0005]由于鈉硫電池工作溫度高，電池物質(zhì)鈉和硫易燃，硫蒸汽氣壓高，如密封不良，使硫逸出造成損失或氧化產(chǎn)生多硫鈉(2Na2Sx+302 — 2Na2Sx_1+2S03),使在電池放電過程中過早地生成低硫化鈉，引起放電電壓降低。硫極氧化還可能導(dǎo)致Na2S04、Na2C03、H2S、S03、Na0H等多種化合物的生成，從而促使電池充電性能迅速惡化，電池工作容量降低。因此，鈉硫電池的密封結(jié)構(gòu)對于確保其安全運(yùn)行及性能穩(wěn)定是非常重要的。
[0006]現(xiàn)有的鈉硫電池負(fù)極容器由于工藝條件的限制，多由一根空心不銹鋼管和一個空心不銹鋼球體焊接而成，加工時間常，焊接過程容易出現(xiàn)缺陷和密封不良，會嚴(yán)重影響鈉硫電池的使用性能，造成安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種鈉硫電池負(fù)極容器的加工方法，采用一根空心管材直接加工成整體零件，解決了密封不良的問題。
[0008]本發(fā)明提供了一種鈉硫電池負(fù)極容器的加工方法，包括以下步驟:
[0009]I)提供一種模具，所述模具為圓筒狀，模具至少其中一個末端的底面為弧形底面，將待加工的管材套置在模具外；
[0010]2)將旋輪的工作斜面靠近管材末段的收口段外壁，沿收口段外壁施壓，進(jìn)行8-10道次旋壓，將管材收口段的管壁向沿模具末端的弧形底面旋壓，形成封頭，制得負(fù)極容器。
[0011]其中，模具額弧形底面優(yōu)選為半橢球形或半球形。
[0012]其中，步驟2)中，對管材進(jìn)行旋壓時，旋壓主軸的旋轉(zhuǎn)速度優(yōu)選為500_700rpm。
[0013]優(yōu)選地，步驟3)中，第一道次封口旋壓對應(yīng)的旋輪轉(zhuǎn)角為45-55°，其后各道次封口旋壓對應(yīng)的旋輪轉(zhuǎn)角依次遞增4-8°，但最后一道次封口旋壓對應(yīng)的旋輪轉(zhuǎn)角僅比前一道次封口旋壓對應(yīng)的旋輪轉(zhuǎn)角增加2-4°，并在最后一道次封口旋壓的過程中封口切頭，獲得半橢球形封頭。
[0014]優(yōu)選地，進(jìn)行步驟I)后，在進(jìn)行步驟2)之前，對管材的收口段進(jìn)行加熱，直至收口段加熱至顏色發(fā)紅狀態(tài)。
[0015]進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟2)中，對管材進(jìn)行旋壓封口時，對管材收口段進(jìn)行補(bǔ)熱并保持補(bǔ)熱狀態(tài)，補(bǔ)熱溫度為1000-1300°C (更優(yōu)選為1100-1250°C，更優(yōu)選為1150_1200°C )。
[0016]優(yōu)選地，步驟2)中，每道次旋輪在鋼管收口段外壁向內(nèi)軸向進(jìn)給后，按照半橢圓形狀軌跡以500-800mm/min的正旋速度從鋼管收口段外壁向封頭底部中心轉(zhuǎn)動，再按照相同的軌跡以1000-1800mm/min的返回速度轉(zhuǎn)動到鋼管收口段外壁。
[0017]優(yōu)選地，所述管材收口段的長度為管材外徑的0.7-1.2倍。
[0018]優(yōu)選地，步驟2)中，加熱過程中管材進(jìn)行緩慢旋轉(zhuǎn)。
[0019]優(yōu)選地，步驟2)中所述加熱裝置為中頻加熱爐、氧乙炔火焰噴槍或天然氣-氧氣加熱裝置。
[0020]優(yōu)選地，步驟3)中采用自動補(bǔ)熱槍對鋼管收口段進(jìn)行補(bǔ)熱。
[0021]優(yōu)選地，所述管材為不銹鋼管材。
[0022]其中，所述管材的側(cè)壁的厚度為0.5-3mm,更優(yōu)選為0.8-2.2mm,更優(yōu)選為更優(yōu)選為 1.2-1.8mm,例如 1.3mm、1.5mm 或 1.6mm。
[0023]其中，所述模具的長徑比優(yōu)選為(450-550): (45_55)，更優(yōu)選為(480-540):(48-52)，更優(yōu)選為(500-520): (49-51)。
[0024]本發(fā)明還提供了一種鈉硫電池負(fù)極容器，包括采用權(quán)利要求1所述加工方法制備的管狀負(fù)極容器，所述管狀負(fù)極容器一端為弧形底面，另一端開口。
[0025]優(yōu)選地，所述鈉硫電池負(fù)極容器還包括設(shè)置在管狀負(fù)極容器開口部分的封蓋。
[0026]其中，所述管狀負(fù)極容器優(yōu)選為不銹鋼材質(zhì)。
[0027]優(yōu)選地，所述管狀負(fù)極容器的側(cè)壁厚度為為0.5-3mm,更優(yōu)選為0.8-2.2mm,更優(yōu)選為更優(yōu)選為 1.2-1.8mm,例如 1.3mm> 1.5mm 或 1.6mm。
[0028]其中，所述管狀負(fù)極容器的長度與內(nèi)徑的比例優(yōu)選為(450-550): (45_55)，更優(yōu)選為(480-540): (48-52)，更優(yōu)選為(500-520): (49-51)。
[0029]本發(fā)明提供的鈉硫電池負(fù)極容器的加工方法采用旋壓工藝技術(shù)，通過旋輪旋壓不銹鋼管的收口段形成封頭，將空心不銹鋼管直接加工成鈉硫電池負(fù)極容器，加工迅速，而且沒有任何焊接引起的缺陷，大大提高了生產(chǎn)效率和鈉硫電池產(chǎn)品的安全性能。且采用本發(fā)明加工方法制得的負(fù)極容器具有大長徑比，能夠承受高硫蒸汽氣壓，進(jìn)一步增強(qiáng)了使用安全性，將負(fù)極材料灌入所述負(fù)極容器，即可直接作為負(fù)極使用，大大簡化了鈉硫電池的加工工藝。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明管材旋壓安裝示意圖；
[0031]圖2為管材收口段第一道次旋壓后的狀態(tài)示意圖；
[0032]圖3為管材收口段最后一道次旋壓前的狀態(tài)示意圖；
[0033]圖4為管材收口段最后一道次旋壓后的狀態(tài)示意圖；
[0034]圖5為本發(fā)明提供的鈉硫電池負(fù)極容器的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0035]下面參照附圖，結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，以更好地理解本發(fā)明。
[0036]實施例1
[0037]如圖1所述，提供一種圓筒狀的模具5，模具5末端的底面為半橢球形，將待加工的不銹鋼管2在模具外，用旋壓機(jī)的卡爪I夾緊不銹鋼管2的外壁，其中，模具5的長度為510mm,直徑為50mm,不銹鋼管2的側(cè)壁的厚度為1.5mm。
[0038]將安裝在旋輪座3上的旋輪4的工作斜面靠近不銹鋼管2的收口段外壁，使旋壓主軸的旋轉(zhuǎn)速度為600rpm，旋輪4沿收口段外壁施壓，進(jìn)行9道次旋壓，形成封頭，制得負(fù)極容器。
[0039]其中，第1-9道次封口旋壓對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度別為50°、54°、59、64°、70、75°、82。 、88。 、91。。
[0040]其中，第9道次旋輪旋轉(zhuǎn)角度比第8道次旋輪旋轉(zhuǎn)角度大3°，并在第9道次旋壓的過程中封口切頭。不銹鋼管3在第一道次和最后一道次封口旋壓中的形變?nèi)鐖D2-4所示。[0041 ] 其中，每道次旋輪4在不銹鋼管2收口段外壁向內(nèi)軸向進(jìn)給后，按照半橢球形狀軌跡以700mm/min的正旋速度從不銹鋼管2收口段外壁向封頭底部中心轉(zhuǎn)動，再按照相同的軌跡以1400mm/min的返回速度轉(zhuǎn)動到不銹鋼管2的收口段外壁。
[0042]在一個優(yōu)選的實施方式中，在將不銹鋼管2套置在模具上后，對不銹鋼管2收口段進(jìn)行旋壓之前，采用中頻加熱爐對不銹鋼管2收口段進(jìn)行加熱至顏色發(fā)紅狀態(tài)。
[0043]在進(jìn)一步優(yōu)選的實施方式中，在不銹鋼管2收口段進(jìn)行旋壓時，開啟自動補(bǔ)熱槍對不銹鋼管2的收口段進(jìn)行補(bǔ)熱，補(bǔ)熱溫度為1150°C。
[0044]實施例2
[0045]本實施例提供了一種鈉硫電池負(fù)極容器，包括實施例1制得的負(fù)極容器6，還包括設(shè)置在負(fù)極容器上的封蓋7，如圖5所示。
[0046]以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鈉硫電池負(fù)極容器的加工方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)提供一種模具，所述模具為圓筒狀，模具至少其中一個末端的底面為弧形底面，將待加工的管材套置在模具外； 2)將旋輪的工作斜面靠近管材末段的收口段外壁，沿收口段外壁施壓，進(jìn)行8-10道次旋壓，將管材收口段的管壁向沿模具末端的弧形底面旋壓，形成封頭，制得負(fù)極容器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于，步驟2)中，對管材進(jìn)行旋壓時，旋壓主軸的旋轉(zhuǎn)速度為500-700rpm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于，步驟2)中，第一道次封口旋壓對應(yīng)的旋輪轉(zhuǎn)角為45-55°，其后各道次封口旋壓對應(yīng)的旋輪轉(zhuǎn)角依次遞增4-8°，但最后一道次封口旋壓對應(yīng)的旋輪轉(zhuǎn)角僅比前一道次封口旋壓對應(yīng)的旋輪轉(zhuǎn)角增加2-4°，并在最后一道次封口旋壓的過程中封口切頭,獲得半橢球形封頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述管材為不銹鋼管材。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加工方法，其特征在于，所述管材的側(cè)壁的厚度為0.5-3mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述模具的長徑比為(450-550):(45-55)。
7.—種鈉硫電池負(fù)極容器，其特征在于，包括采用權(quán)利要求1所述加工方法制備的管狀負(fù)極容器，所述管狀負(fù)極容器一端為弧形底面，另一端開口 ；所述鈉硫電池負(fù)極容器還包括設(shè)置在管狀負(fù)極容器開口部分的封蓋。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈉硫電池負(fù)極容器，其特征在于，所述管狀負(fù)極容器為不銹鋼材質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈉硫電池負(fù)極容器，其特征在于，所述管狀負(fù)極容器的側(cè)壁厚度為0.5_3mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈉硫電池負(fù)極容器，其特征在于，所述管狀負(fù)極容器長度與內(nèi)徑比例為(450-550): (45-55)。
【文檔編號】H01M4/76GK104347883SQ201310342756
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月7日
【發(fā)明者】馬紹健, 姚俊, 嚴(yán)雋藩, 蘇青 申請人:上海電氣集團(tuán)股份有限公司