一种钠硫电池硫电极的制备成型工装的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种钠硫电池硫电极的制备成型工装。本实用新型包括夹紧盘、夹紧器、注硫器和模具，所述的模具设置在夹紧盘上，所述的夹紧器设置在夹紧器底座上，所述的夹紧器底座位于模具两侧并设置在夹紧盘上；所述的模具为三层结构，由下至上依次包括相互密封连接的底板、成型板和顶板。本实用新型解决了现有技术中的钠硫电池硫电极成型工装设备高温注硫时硫蒸汽易挥发，制备过程复杂以及安全性低的问题，提供一种钠硫电池硫电极的制备成型工装，使用该工装能够提高安全性，并提高产品质量。本实用新型的模具有效避免了硫蒸汽对人体的伤害，提高硫的分散性。并且，本实用新型具有结构简单、性能可靠、成本低廉等优点。
【专利说明】—种钠硫电池硫电极的制备成型工装
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电池的制备成型工装，更具体地说，本实用新型涉及一种钠硫电池硫电极的制备成型工装，属于高温二次电池的电极制备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，我国电力负荷增长迅速，建设智能电网的需求越来越迫切。另一方面，我国新能源产业发展迅猛，但由于太阳能、风电等新能源发电具有随机性、间歇性，制约了该产业的发展。新能源的开发利用、智能电网的开发建设，与大容量储能是密切相关的。
[0003]钠硫电池是1967年美国福特公司发明公布的，与其他二次电池相比，钠硫电池具有非常明显的储能优势，其理论比能量为760Wh/kg，实际比能量已达150 Wh/kg，是铅酸电池的3-4倍，无自放电现象，能量转换效率几乎可达100%，寿命长，免维护等。钠硫电池作为一种高能量密度的储能电池，2002年即在日本实现商业化，已经成功应用于消峰填谷、可再生能源调节、应急电源等方面。
[0004]迄今为止，安全问题仍然是限制钠硫电池大规模商业化应用的一个重要因素。钠硫电池的工作温度为300-400°C，钠硫电池在工作过程中存在性能衰退的隐患，进而导致安全隐患。钠硫电池硫电极的制备也需要在100-200°C的温度下进行加压、保压、加温、成型操作。高温的硫溶液对金属具有较强腐蚀性，硫蒸汽对人体危害也极大。因此，为了保障钠硫电池硫电极制备成型的安全、快捷和高效，需要对硫电极制备成型工装件进行严谨地设计。一般，普遍采用密封填注加温法，但是往往硫成份分布不均匀，同时电池工作时硫电极无法完全填充电池内部，无法提高电池效率，易引起电池内阻增大、循环次数降低、寿命衰减等问题。
实用新型内容
[0005]本实用新型旨在解决现有技术中的钠硫电池硫电极成型工装高温注硫时易挥发，制备过程复杂以及安全性低的问题，提供一种多工位钠硫电池硫电极的制备成型工装，能够提闻安全性，并提闻广品质量。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型的具体技术方案如下:
[0007]—种钠硫电池硫电极的制备成型工装，其特征在于:包括夹紧盘、夹紧器、注硫器和模具，所述的模具设置在夹紧盘上，所述的夹紧器设置在夹紧器底座上，所述的夹紧器底座位于模具两侧并设置在夹紧盘上；所述的模具为三层结构，由下至上依次包括相互密封连接的底板、成型板和顶板，所述的底板的上表面处设置有密封凹槽，所述的顶板的下表面处设置有密封凸台，所述的成型板由两个成型板框架围成，形成成型槽，所述的成型槽为上下均开口 ；所述的密封凹槽、密封凸台与成型槽之间形成密封的成型空间，所述的顶板的上表面开有注硫孔，所述的注硫器通过所述的注硫孔与成型空间连通。
[0008]本实用新型所述的多工位钠硫电池硫电极的制备成型工装为2工位或者4工位。
[0009]上述2工位指夹紧盘上可以设置2件模具，而4工位指夹紧盘上可以设置4件模具。
[0010]本实用新型所述的模具通过卡槽设置在所述的夹紧盘上。
[0011]本实用新型所述的夹紧盘上的模具两侧设置有定位孔，所述的夹紧器底座与定位孔连接，固定在夹紧盘上。
[0012]本实用新型所述的模具两侧各设置有两个夹紧器。
[0013]本实用新型所述的模具两侧的夹紧器为交错排布。
[0014]本实用新型所述的成型槽为上开口小，下开口大。
[0015]本实用新型所述的密封凹槽和所述的密封凸台周围开有密封环槽，在所述的密封环槽中设置有密封圈。
[0016]本实用新型所述的成型板框架之间通过螺栓连接。
[0017]本实用新型所述的成型板框架之间设置有PTFE垫片。
[0018]本实用新型带来的有益技术效果:
[0019]1、本实用新型解决了现有技术中的钠硫电池硫电极成型工装设备高温注硫时硫蒸汽易挥发，制备过程复杂以及安全性低的问题，提供一种钠硫电池硫电极的制备成型工装，使用该工装能够提高安全性，并提高产品质量。本实用新型的模具有效避免了硫蒸汽对人体的伤害，提高硫的分散性。并且，本发明具有结构简单、性能可靠、成本低廉等优点。
[0020]2、本实用新型可以最大程度地利用底盘的有效面积，达到模具的加压、保压和加温。可以通过调整夹紧器位置，容纳不同尺寸和高度的模具。
[0021]3、本发明所提出的钠硫电池硫电极制备成型的工装件，可以多个硫电极(至少2个)的同时制备，有效避免硫蒸汽对人体的伤害，提高硫的分散性，且更加快捷高效，确保钠硫电池高效运行。
[0022]4、本实用新型加强了模具的密封性能，提高了安全性。并且本实用新型可以对不同模具进行变位和固定，简化制备过程，避免人体接触高温熔融硫和蒸汽硫，提高成型硫电极中硫的分散度，以提高成品的质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型工装的2工位俯视结构示意图。
[0024]图2为本实用新型工装的4工位俯视结构示意图。
[0025]图3为本实用新型工装侧视结构示意图。
[0026]图4为本实用新型工装的立体分解结构示意图(I)。
[0027]图5为本实用新型工装的立体分解结构示意图(2)。
[0028]图6为本实用新型工装的纵剖面结构示意图。
[0029]图7为本实用新型工装中模具的横剖面结构示意图。
[0030]图8为本实用新型模具中成型板的俯视结构示意图。
[0031]图9为本实用新型模具中顶板的俯视结构示意图。
[0032]图10为本实用新型模具中底板的俯视结构示意图。
[0033]附图标记:1为夹紧盘、2为夹紧器、3为注硫器、4为模具、41为底板、42为成型板、43为顶板、5为夹紧器底座、6为密封凹槽、7为密封凸台、8为成型板框架、9为成型槽、10为成型空间、11为注硫孔、12为定位孔、13为密封环槽、14为密封圈、15为螺栓、16为PTFE垫 片。
【具体实施方式】
[0034]实施例1
[0035]一种钠硫电池硫电极的制备成型工装，其特征在于:包括夹紧盘1、夹紧器2、注硫器3和模具4，所述的模具4设置在夹紧盘I上，所述的夹紧器2设置在夹紧器底座5上，所述的夹紧器底座5位于模具4两侧并设置在夹紧盘I上；所述的模具4为三层结构，由下至上依次包括相互密封连接的底板41、成型板42和顶板43，所述的底板41的上表面处设置有密封凹槽6，所述的顶板43的下表面处设置有密封凸台7，所述的成型板42由两个成型板框架8围成，形成成型槽9，所述的成型槽9为上下均开口 ；所述的密封凹槽6、密封凸台7与成型槽9之间形成密封的成型空间10，所述的顶板43的上表面开有注硫孔11，所述的注硫器3通过所述的注硫孔11与成型空间10连通。
[0036]实施例2
[0037]一种钠硫电池硫电极的制备成型工装，其特征在于:包括夹紧盘1、夹紧器2、注硫器3和模具4，所述的模具4设置在夹紧盘I上，所述的夹紧器2设置在夹紧器底座5上，所述的夹紧器底座5位于模具4两侧并设置在夹紧盘I上；所述的模具4为三层结构，由下至上依次包括相互密封连接的底板41、成型板42和顶板43，所述的底板41的上表面处设置有密封凹槽6，所述的顶板43的下表面处设置有密封凸台7，所述的成型板42由两个成型板框架8围成，形成成型槽9，所述的成型槽9为上下均开口 ；所述的密封凹槽6、密封凸台7与成型槽9之间形成密封的成型空间10，所述的顶板43的上表面开有注硫孔11，所述的注硫器3通过所述的注硫孔11与成型空间10连通。
[0038]所述的多工位钠硫电池硫电极的制备成型工装为2工位或者4工位。
[0039]所述的模具4通过卡槽设置在所述的夹紧盘I上。
[0040]所述的夹紧盘I上的模具4两侧设置有定位孔12，所述的夹紧器底座5与定位孔12连接，固定在夹紧盘I上。
[0041]所述的模具4两侧各设置有两个夹紧器2。
[0042]所述的模具4两侧的夹紧器2为交错排布。
[0043]所述的成型槽9为上开口小，下开口大。
[0044]环绕所述的密封凹槽6和所述的密封凸台7周围开有密封环槽13，在所述的密封环槽13中设置有密封圈14。
[0045]所述的成型板框架8之间通过螺栓15连接
[0046]所述的成型板框架8之间设置有PTFE垫片16。
[0047]实施例3
[0048]现根据说明书附图进一步说明本实用新型钠硫电池硫电极的制备成型工装:
[0049]本实用新型工装的夹紧盘(I)上，沿轴向的定位孔(12)为每组8个，夹紧器底座
(5)上与定位孔(12)相匹配处设置有通孔，数量为4个。可根据实际需求变换定位孔(12)配合位置，以进行夹紧器底座(5)的定位和固定。
[0050]底板(41)和顶板(43)上，在同样的圆周位置设置有密封环槽(13)，以达到底板(41)和成型板(42)，以及顶板(43)与成型板(42)之间的密封。[0051]成型板(42)由两个成型板框架(8)组成，以便于成型硫电极的脱模。同时，使用螺栓(15)连接两个成型板框架(8) (“L”型框架)，方便断开工装的定位和固定，两个成型板框架(8)的接触部分设置有PTFE垫片(16)，以保证成型板(42)自身的密封。
[0052]顶板(43)上，沿中轴均匀分布5个注硫孔(11)，以保证模具(4)内外气压一致，且至少一个注硫孔(11)直径与注硫器(3)的连接头外径相等。
[0053]具体操作方法如下:
[0054]以2工位的工装设备为例:
[0055]1、将8个夹紧器底座(5)以及夹紧器(2)放入夹紧盘(I)中所需的位置，将螺母穿入夹紧器底座(5)上的通孔和夹紧盘(I)上的定位孔(12)进行固定。
[0056]2、将底板(41)有密封环槽(13)的一面向上，放置于夹紧盘(I)中心。将密封圈
(14)放置于密封环槽(13)中以待使用。
[0057]3、用螺栓(15)穿入成型板框架(8)上的孔洞和PTFE垫片(16)，进行成型板(42)自身的固定和密封。将成型板(42)中成型槽(9)开口大的一面向下，放置于底板(41)上，并通过底板(41)的密封凹槽(6)进行定位。将碳毡放置于成型槽(9)中，以待硫电极的制备。
[0058]4、将顶板(43)有密封环槽(13)的一面向下，放置于成型板(42)上。通过顶板(43)的密封凸台(7 )和成型槽(9 )之间的卡和进行成型板(42 )和顶板(43 )的定位，同时形成成型空间(10)，在密封环槽(13)中放置密封圈(14)以待使用。
[0059]5、将装盛硫粉的注硫器(3)插入注硫孔(11)，进行固定和定位后以待加热。
[0060]6、最后，将夹紧器(2)用力锁紧，整套模具(4)得到了牢固的装夹定位，并保持稳定的工作压力。硫电极制备过程中，整套工装在所需温度下和压力下，进行硫的熔融、渗透碳毡和硫电极的制备成型。制备结束后，冷却模具(4)，依次松开夹紧器(2)，移除注硫器(3)、顶板(43)、成型板(42)、底板(41)，旋开成型板(42)上的螺栓(15)，拆卸成型板(42)即可脱模，取出成型的硫电极。实现了硫电极的简易清洁制备。
[0061]本实用新型经现场实际运行，其效果为:最大程度地利用底盘的有效面积，达到多套模具的加温和保压。可以通过调整夹紧器位置，容纳不同尺寸和高度的模具。可有效保障钠硫电池硫电极的安全制备，有效避免了硫蒸汽对人体的伤害，提高硫的分散性。且本发明具有结构简单、性能可靠、成本低等优点。
[0062]上述实施例仅为本实用新型的较佳的实施方式之一，除此之外，本实用新型还可以有其他实施方式。本发明并不局限于钠硫电池的硫电极制备，其他电极制备也在本实用新型范围内，即在没有脱离本实用新型的新型构思前提下，任何显而易见的替换均应落入本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种钠硫电池硫电极的制备成型工装，其特征在于:包括夹紧盘(I)、夹紧器(2)、注硫器(3)和模具(4)，所述的模具(4)设置在夹紧盘(I)上，所述的夹紧器(2)设置在夹紧器底座(5)上，所述的夹紧器底座(5)位于模具(4)两侧并设置在夹紧盘(I)上；所述的模具(4)为三层结构，由下至上依次包括相互密封连接的底板(41)、成型板(42)和顶板(43)，所述的底板(41)的上表面处设置有密封凹槽(6)，所述的顶板(43)的下表面处设置有密封凸台(7)，所述的成型板(42)由两个成型板框架(8)围成，形成成型槽(9)，所述的成型槽(9)为上下均开口 ；所述的密封凹槽(6)、密封凸台(7)与成型槽(9)之间形成密封的成型空间(10)，所述的顶板(43)的上表面开有注硫孔(11)，所述的注硫器(3)通过所述的注硫孔(11)与成型空间(10)连通。
2.根据权利要求1所述的一种钠硫电池硫电极的制备成型工装，其特征在于:所述的模具(4 )通过卡槽设置在所述的夹紧盘(I)上。
3.根据权利要求1所述的一种钠硫电池硫电极的制备成型工装，其特征在于:所述的夹紧盘(I)上的模具(4)两侧设置有定位孔(12)，所述的夹紧器底座(5)与定位孔(12)连接，固定在夹紧盘(I)上。
4.根据权利要求1所述的一种钠硫电池硫电极的制备成型工装，其特征在于:所述的模具(4 )两侧各设置有两个夹紧器(2 )。
5.根据权利要求1或4所述的一种钠硫电池硫电极的制备成型工装，其特征在于:所述的模具(4 )两侧的夹紧器(2 )为交错排布。
6.根据权利要求1所述的一种钠硫电池硫电极的制备成型工装，其特征在于:所述的成型槽(9)为上开口小，下开口大。
7.根据权利要求1所述的一种钠硫电池硫电极的制备成型工装，其特征在于:环绕所述的密封凹槽(6)和所述的密封凸台(7)周围开有密封环槽(13)，在所述的密封环槽(13)中设置有密封圈(14)。
8.根据权利要求1所述的一种钠硫电池硫电极的制备成型工装，其特征在于:所述的成型板框架(8)之间通过螺栓(15)连接。
9.根据权利要求1或8所述的一种钠硫电池硫电极的制备成型工装，其特征在于:所述的成型板框架(8 )之间设置有PTFE垫片(16 )。
【文档编号】H01M4/04GK203707242SQ201420000708
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】阴宛珊 申请人:中国东方电气集团有限公司