一種用于鈉硫電池的儲鈉管的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了化學儲能領域的一種用于鈉硫電池的儲鈉管，包括儲鈉管本體，所述儲鈉管本體的頂部由負極密封蓋封閉，所述儲鈉管本體內(nèi)充滿保護氣體，所述儲鈉管本體的底部設有貫通孔；所述儲鈉管本體內(nèi)設有位于所述儲鈉管本體底部的過濾層，所述過濾層對液態(tài)鈉浸潤并具有多孔結構，所述多孔結構的孔徑小于10μm。其技術效果是：能有效解決鈉硫電池的安全管與電解質陶瓷管徑向之間的徑向間隙被高熔點雜質微粒堵塞而導致鈉硫電池性能變差的技術問題。
【專利說明】—種用于鈉硫電池的儲鈉管
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及化學儲能領域的一種用于鈉硫電池的儲鈉管。
【背景技術】
[0002]請參閱圖1，鈉硫電池包括從外向內(nèi)套接的外殼1、電解質陶瓷管4。電解質陶瓷管4與外殼I徑向之間形成正極室100，正極室100內(nèi)填充有多孔導電纖維氈2，電解質陶瓷管4的頂面上設有徑向向外突出的陶瓷絕緣環(huán)3，將正極室100封閉。電解質陶瓷管4徑向內(nèi)側形成負極室400。安全管8和儲鈉管本體9均位于負極室400內(nèi)，安全管8套接在儲鈉管本體9外側，儲鈉管本體9的底部設有貫通孔91，儲鈉管本體9的頂部和負極室400通過負極密封蓋11封閉。
[0003]鈉硫電池的核心部件是電解質陶瓷管4，電解質陶瓷管4由β "-Al2O3制成，其傳導鈉離子，兼做隔膜。一旦電解質陶瓷管4有微裂紋或者破裂，鈉和硫直接接觸發(fā)生劇烈反應，溫度最高可達2000°C，瞬間熔化鈉硫電池內(nèi)的所有組件，造成活性物質泄漏。現(xiàn)有鈉硫電池安全防護結構主要采用在電解質陶瓷管4與儲鈉管本體9之間套接與電解質陶瓷管4膨脹系數(shù)相差較大的安全管8，安全管8與電解質陶瓷管4內(nèi)壁之間的徑向間隙401的寬度控制在100微米，當電解質陶瓷管4破損后，安全管8徑向膨脹緊貼電解質陶瓷管4的內(nèi)壁，并且給予電解質陶瓷管4的底部的內(nèi)壁以壓力，該壓力大于電解質陶瓷管4底部外壁所受到的壓應力，安全管8與電解質陶瓷管4之間的徑向間隙401閉合，鈉和硫之間無法繼續(xù)反應。
[0004]所屬【技術領域】的技術人員忽略了一個事實是:在對儲鈉管本體9進行注鈉操作時，以及在對儲鈉管本體9進行封閉操作的過程中，由于操作氣氛的凈化不徹底，儲鈉管本體9內(nèi)的鈉會與操作環(huán)境中的氧`和二氧化碳反應，生成碳酸鈉等高熔點雜質，碳酸鈉的熔點為875°C，遠高于鈉硫電池的工作溫度。在鈉硫電池運行過程中，一旦高熔點雜質微粒進入安全管8和電解質陶瓷管4之間的徑向間隙401，徑向間隙401中存在高熔點雜質微粒也會對電解質陶瓷管4造成應力，加速電解質陶瓷管4的損耗，此外徑向間隙401中的高熔點雜質微粒還影響了電池的工作性能。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于鈉硫電池的儲鈉管，其能有效解決鈉硫電池的安全管與電解質陶瓷管之間的徑向間隙容易堵塞而導致鈉硫電池無法正常運行的技術問題。
[0006]實現(xiàn)上述目的的一種技術方案是:一種用于鈉硫電池的儲鈉管，包括儲鈉管本體，所述儲鈉管本體的頂部由負極密封蓋封閉，所述儲鈉管本體內(nèi)充有保護氣體，所述儲鈉管本體的底部設有貫通孔；所述儲鈉管本體內(nèi)設有位于所述儲鈉管本體底部的過濾層，所述過濾層對液態(tài)鈉浸潤并具有多孔結構，所述多孔結構的孔徑小于?ο μ m。
[0007]進一步的，所述過濾層是由金屬纖維編織而成的。[0008]再進一步的，所述金屬纖維為304不銹鋼纖維或者316不銹鋼纖維。
[0009]更進一步的，所述304不銹鋼纖維或者316不銹鋼纖維的直徑為8?20 μ m。
[0010]進一步的,所述過濾層的厚度在2?5cm之間。
[0011]進一步的，所述儲鈉管本體是由奧氏體不銹鋼制成的。
[0012]再進一步的，所述儲鈉管本體的壁厚為0.8?1.5_。
[0013]進一步的，所述貫通孔的直徑為0.3?1mm。
[0014]進一步的，所述儲鈉管本體與所述負極密封蓋之間通過激光焊或者惰性氣體鎢極保護焊固定。
[0015]進一步的,所述儲鈉管本體內(nèi)的保護氣體為氮氣或者IS氣。
[0016]采用了本實用新型的一種用于鈉硫電池的儲鈉管的技術方案，即在儲鈉管本體內(nèi)設置位于所述儲鈉管本體底部的過濾層，所述過濾層對液態(tài)鈉浸潤并具有多孔結構，所述多孔結構的孔徑小于10 μ m，以過濾液態(tài)鈉中高熔點雜質微粒的技術方案。其技術效果是:能有效解決鈉硫電池的安全管與電解質陶瓷管徑向之間的徑向間隙被高熔點雜質微粒堵塞而影響電池的工作性能的技術問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為現(xiàn)有技術的鈉硫電池的結構示意圖。
[0018]圖2為本實用新型的一種用于鈉硫電池的儲鈉管的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]請參閱圖2，本實用新型的發(fā)明人為了能更好地對本實用新型的技術方案進行理解，下面通過具體地實施例，并結合附圖進行詳細地說明:
[0020]請參閱圖2，本實用新型的一種用于鈉硫電池的儲鈉管，包括儲鈉管本體9，儲鈉管本體9的頂部由負極密封蓋11封閉，儲鈉管本體9內(nèi)充有保護氣體，保護氣體充滿儲鈉管本體9的上部空間93，即儲鈉管本體9內(nèi)未被液態(tài)鈉占據(jù)的空間。儲鈉管本體9的底部設有貫通孔91,以供液態(tài)鈉從儲鈉管本體9內(nèi)流出。儲鈉管本體9內(nèi)設有位于儲鈉管本體9底部的過濾層92，過濾層92對液態(tài)鈉浸潤并具有多孔結構，多孔結構的孔徑小于10 μ m。在鈉管本體9內(nèi)設置位于儲鈉管本體9底部的過濾層92的目的在于:能有效在液態(tài)鈉流出儲鈉管本體9之前，濾去液態(tài)鈉中粒徑大于10 μ m的高熔點雜質微粒，以及未熔融鈉的微粒，解決鈉硫電池的安全管8與電解質陶瓷管4徑向之間的徑向間隙401被高熔點雜質微粒堵塞而導致電池性能惡化的技術問題，同時減少高熔點雜質微粒進入安全管8與電解質陶瓷管4徑向之間的徑向間隙401對電解質陶瓷管4造成的應力，從而減少電解質陶瓷管4的損耗，延長電解質陶瓷管4的壽命，保障鈉硫電池的安全運行。
[0021]其中，過濾層92是由對液態(tài)鈉浸潤的金屬纖維編織而成的，優(yōu)選為金屬纖維為304不銹鋼纖維或者316不銹鋼纖維，金屬纖維的優(yōu)選直徑為8?20 μ m。優(yōu)選金屬纖維為304不銹鋼纖維或者316不銹鋼纖維的原因在于304不銹鋼或者316不銹鋼纖柔性好，容易冷拉成為金屬纖維，選擇金屬纖維的優(yōu)選直徑為8?20 μ m的原因在于這樣直徑的金屬纖維力學強度最優(yōu)，以利于液態(tài)鈉的過濾。
[0022]過濾層92的厚度在2?5cm之間，如果過濾層92的厚度小于2cm，起不到過濾效果，高熔點雜質微粒還是有可能通過過濾層92，通過貫通孔91，并進入安全管8與電解質陶瓷管4徑向之間的徑向間隙401的。如果過濾層92的厚度大于5cm，液態(tài)鈉無法在保護氣體的氣壓Pl作用下，通過過濾層92，再從貫通孔91流出的難度大大增加。為了控制液態(tài)鈉流出儲鈉管本體9的流速，貫通孔91的直徑為0.3?1mm。
[0023]為了能將儲鈉管本體9與負極密封蓋11焊接，儲鈉管本體9選用由奧氏體不銹鋼制成，為了保證儲鈉管本體9的機械強度，儲鈉管本體9的壁厚為0.8?1.5mm。即儲鈉管本體9是由厚度為0.8?1.5mm的奧氏體不銹鋼板制成的，為了防止儲鈉管本體9內(nèi)的液態(tài)鈉被污染，儲鈉管本體9與負極密封蓋11之間通過激光焊或者惰性氣體鎢極保護焊進行焊接固定，將儲鈉管本體9的頂部密封的。
[0024]為了防止儲鈉管本體9內(nèi)的液態(tài)鈉被污染，儲鈉管本體9的上部空間93內(nèi)的保護氣體為氮氣或者氬氣，從規(guī)?；a(chǎn)的角度優(yōu)選氮氣。
[0025]同時為了減輕電解質陶瓷管4底部受到的應力，防止電解質陶瓷管4的底部開裂或生成微裂紋，儲鈉管本體9的底部為矩形底。
[0026]本【技術領域】中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型，而并非用作為對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質精神范圍內(nèi)，對以上實施例的變化、變型都將落在本實用新型的權利要求書范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種用于鈉硫電池的儲鈉管，包括儲鈉管本體(9)，所述儲鈉管本體(9)的頂部由負極密封蓋(11)封閉，所述儲鈉管本體(9)內(nèi)充有保護氣體，所述儲鈉管本體(9)的底部設有貫通孔(91);其特征在于: 所述儲鈉管本體(9)內(nèi)設有位于所述儲鈉管本體(9)底部的過濾層(92)，所述過濾層(92)對液態(tài)鈉浸潤并具有多孔結構，所述多孔結構的孔徑小于10 μ m。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于鈉硫電池的儲鈉管，其特征在于:所述過濾層(92)是由金屬纖維編織而成的。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種用于鈉硫電池的儲鈉管，其特征在于:所述金屬纖維為304不銹鋼纖維或者316不銹鋼纖維。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種用于鈉硫電池的儲鈉管，其特征在于:所述304不銹鋼纖維或者316不銹鋼纖維的直徑為8?20 μ m。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的一種用于鈉硫電池的儲鈉管，其特征在:所述過濾層(92)的厚度在2?5cm之間。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的一種用于鈉硫電池的儲鈉管，其特征在于:所述儲鈉管本體(9)是由奧氏體不銹鋼制成的。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種用于鈉硫電池的儲鈉管，其特征在于:所述儲鈉管本體(9)的壁厚為0.8?1.5mmο
8.根據(jù)權利要求1或2所述的一種用于鈉硫電池的儲鈉管，其特征在于:所述貫通孔(91)的直徑為0.3?1_。
9.根據(jù)權利要求1或2所述的一種用于鈉硫電池的儲鈉管，其特征在于:所述儲鈉管本體(9)與所述負極密封蓋(11)之間通過激光焊或者惰性氣體鎢極保護焊固定。
10.根據(jù)權利要求1或2所述的一種儲鈉管，其特征在于:所述儲鈉管本體(9)內(nèi)的保護氣體為氮氣或者氬氣。
【文檔編號】H01M10/38GK203491353SQ201320639786
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年10月17日 優(yōu)先權日:2013年10月17日
【發(fā)明者】韓金鐸, 龔明光, 陸振民, 潘紅濤 申請人:上海電氣鈉硫儲能技術有限公司