一种高温储能电池及其密封结构的制作方法

本发明涉及储能电池领域，特别涉及一种高温储能电池及其密封结构。

背景技术：

能源问题日益成为国际社会和我国政府关注的焦点，发展风能、太阳能等清洁可再生能源、提高能源的使用效率是解决能源问题的有效途径。但是由于风力、太阳能等的强弱变化造成其发电技术存在不连续稳定性，使其在并网推广使用时受到极大限制。大容量储能系统的运用，可对电网进行调峰，对负荷进行削峰填谷，有效的增强风力发电、太阳能发电系统的运行稳定性、提高电能质量。而近年来高温电化学储能发展迅速，钠硫电池就是一种工作温度在300～350℃的高温电池，并已经成功用于削峰填谷、应急电源、风力发电等可再生能源的稳定输出以及提高电力质量等方面。在国外已经有上百座钠硫电池储能电站在运行，是各种先进二次电池中最为成熟和最具潜力的一种。液态金属电池是另一种高温储能电池，运行温度一般在400～600℃，具有库伦效率高、倍率性能好、循环寿命长、成本低廉等优点，适用于解决风力、太阳能等发电并网储能的优势。

但是，虽然高温储能电池有诸多优点，由于运行温度较高，因此，其密封问题成了目前研发人员面对的生要问题，密封不良时，高温储能电池内部的电极材料和电解质都容易变质，进而导致高温储能电池失效。因此，如何提供一种可较好的对高温储能电池进行密封的密封结构，以及包括此密封结构的高温储能电池，成了本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种可较好的对高温储能电池进行密封的密封结构，以及包括此密封结构的高温储能电池。

本发明的解决方案是这样实现的：本发明提出一种密封结构，其特征在于，包括顶盖，所述顶盖上设有多个正极接头和至少一个负极接头，所述顶盖中部设有通孔，所述负极接头设置于所述通孔内，并与所述顶盖绝缘设置；多个所述正极接头均匀分布于所述负极接头的外围，且其一端与所述顶盖固定连接；所述正极接头与所述负极接头之间还设有多个绝缘件；所述负极接头与所述顶盖之间还设有多个密封件。此结构的密封结构，用于高温储能电池上，由于在正极接头和负极接头之间设置多个绝缘件，并同时在负极接头与顶盖之间设置多个密封件，使得密封结构的绝缘性能和密封性能都得到了有效提高，可有效防止由于密封及绝缘性能不足导致的高温储能电池失效。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述负极接头包括负极集流杆，所述负极集流杆的两端之间设有环状板，所述环状板垂直于所述负极集流杆设置。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述环状板与所述顶盖表面之间还设有第一绝缘片，所述第一绝缘片套设于所述负极集流杆上，所述第一绝缘片与顶盖表面之间，以及第一绝缘片与环状板之间均设有密封件。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述密封件包括第一密封圈和第二密封圈，所述第一密封圈设置于所述第一绝缘片与顶盖表面之间，所述第二密封圈设置于所述第一绝缘片与环状板之间。此设置方式，在第一绝缘片的上下两侧均设置密封件，可进一步提高负极集流杆与顶盖之间密封性。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述顶盖表面上还设有第一安装槽，所述第一密封圈设置于所述第一安装槽内；所述环状板上还设有第二安装槽，所述第二密封圈设置于所述第二安装槽内。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述第一密封圈的截面直径介于1.6～2.5mm，且第一密封圈置于所述第一安装槽内时，第一密封圈的内外两侧与第一安装槽两侧的跨度介于0.4～1mm；所述第二密封圈的截面直径介于1.6～2.5mm，且第二密封圈置于所述第二安装槽内时，第二密封圈的内外两侧与第一安装槽两侧的跨度介于0.5～1mm；或者，所述第一密封圈的截面直径介于2.5～4mm，且第一密封圈置于所述第一安装槽内时，第一密封圈的内外两侧与第一安装槽两侧的跨度介于0.8～1.5mm；所述第二密封圈的截面直径介于2.5～4mm，且第二密封圈置于所述第二安装槽内时，第二密封圈的内外两侧与第一安装槽两侧的跨度介于0.8～1.5mm。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述第一密封圈和第二密封圈的材质均为304不锈钢，其截面形状为圆环形，壁厚介于0.25～0.36mm。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述第一密封圈和第二密封圈的表面还设有镀金层或镀银层。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述正极接头的数量为四个，四个所述正极接头通过压板连接，且所述压板中部套设于所述负极集流杆上，并与所述负极集流杆绝缘。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述压板与所述环状板的上表面之间还设有第二绝缘片，所述第二绝缘片套设于所述负极集流杆上。此设置方式，通过在此位置设置第二绝缘环，可在环状板与压板之间形成有效绝缘，防止两者接触形成正负极短路。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述第一绝缘片和第二绝缘片的外侧与所述正极接头之间还设有绝缘环，所述绝缘环套设于所述第一绝缘片和第二绝缘片的外围。此设置方式，在此位置设置绝缘环，目的是为了在环状板的外围与正极接头之间形成绝缘。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述负极集流杆远离所述顶盖的一端还设有可旋转的螺母，所述螺母与所述压板之间还设有绝缘垫片。此设置方式，在此设置绝缘垫片，目的在于防止螺母的下边缘与压板接触，从而造成短路。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述压板上均匀设置四个分别与所述正极接头连接的连接孔，所述连接孔内还设有可拆卸的连接件。

另一方面，本发明还提出一种高温储能电池，包括壳体和设置于所述壳体端部的密封结构，所述壳体和所述密封结构围合成密闭空腔，所述密封结构为如上任一项所述的密封结构。此结构的高温储能电池，与现有结构的高温储能电池相比，如上所述，由于在正极接头和负极接头之间设置多个绝缘件，并同时在负极接头与顶盖之间设置多个密封件，使得密封结构的绝缘性能和密封性能都得到了有效提高，可有效防止由于密封及绝缘性能不足导致的高温储能电池失效。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述壳体的顶部内侧设有台阶，所述密封结构的顶盖端部搭设于所述台阶上，并与所述台阶固定连接。此设置方式，通过把密封结构和壳体焊接在一起，可进一步提高高温储能电池的密闭效果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明一种高温储能电池实施例一的剖视示意图；

图2为本发明一种高温储能电池实施例一的俯视示意图；

图3为图1中顶盖的剖视示意图；

图4为图3中顶盖的俯视示意图；

图5为图1中负极集流杆的剖视示意图；

图6为图5中负极集流杆的俯视示意图；

图7为图1中密封圈的主视示意图；

图8为图7的剖视示意图；

图9为本发明一种高温储能电池实施例二的剖视示意图；

图10为本发明一种高温储能电池实施例二的俯视示意图；

图11为图9中顶盖的剖视示意图；

图12为图11中顶盖的俯视示意图；

图13为图9中负极集流杆的剖视示意图；

图14为图13中负极集流杆的俯视示意图；

图15为图9中第一密封圈的主视示意图；

图16为图15的剖视示意图。

附图标记对应关系为：

1 壳体 11 底盖 2 密封结构

21 顶盖 22 绝缘环 23 第一密封圈

24 第一绝缘片 25 第二密封圈 26 负极集流杆

27 第二绝缘片 28 压板 29 绝缘垫片

210 螺母 211 连接件

2101 第一安装槽 2102 连接孔 2301 泄压孔

2601 环状板 2602 第二安装槽

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。

实施例一：

本发明实施例一如下，请参见图1至图8所示的高温储能电池及其密封结构2，密封结构2具体包括顶盖21，顶盖21上设有多个正极接头和至少一个负极接头，顶盖21的中部设有通孔，负极接头设置于通孔内，同时与顶盖21绝缘设置。多个正级接头设置于顶盖21上，并均匀分布于负极接头的外围，并且，正极接头的下端固定设置于顶盖21上，或与顶盖21为一体式结构。正极接头与负极接头之间还设有多个用于防止正极接头与负极接头导通的绝缘件，负极接头与顶盖21之间还设有多个用于提高其密封性能的密封件。此结构的密封结构2，用于高温储能电池上，由于在正极接头和负极接头之间设置多个绝缘件，并同时在负极接头与顶盖21之间设置多个密封件，使得密封结构2的绝缘性能和密封性能都得到了有效提高，可有效防止由于密封及绝缘性能不足导致的高温储能电池失效。

在上述实施例的基础上，如图1、图5和图6所示，负极接头包括负极集流杆26，负极集流杆26的两端之间还设有环状板2601，具体地，环状板2601垂直设置于负极集流杆26的中部位置，环状板2601与负极集流杆26之间可以为焊接，也可以为一体式结构，即通过一次铸造成型，在此不作具体限定。在环状板2601的上表面设有两侧闭口O型环状凹槽——第二安装槽2602，用于放置O型密封圈。

在上述实施例的基础上，如图1所示，绝缘件具体包括第一绝缘片24和第二绝缘片27，第一绝缘片24设置于环状板2601与顶盖21的表面之间，第一绝缘片24中部设有套设孔，第一绝缘片24通过套设孔套设于负极集流杆26上，第一绝缘片24与顶盖21表面之间，以及第一绝缘片24与环状板2601之间均设有密封件。

在上述实施例的基础上，继续如图1所示，密封件具体包括第一密封圈23和第二密封圈25，第一密封圈23具体设置于第一绝缘片24与顶盖21表面之间，而第二密封圈25也具体设置于第一绝缘片24与环状板2601之间。此设置方式，在第一绝缘片24的上下两侧均设置密封件，可进一步提高负极集流杆26与顶盖21之间密封性。

在上述实施例的基础上，如图1、图3、图4、图5和图6所示，顶盖21表面上还设有用于安装第一密封圈23的上表面设有两侧闭口O型环状凹槽——第一安装槽2101，第一密封圈23设置于第一安装槽2101内；环状板2601的下侧板上还设有用于安装第二密封圈25的第二安装槽2602，密封密封圈设置于第二安装槽2602内；第一安装槽2101和第二安装槽2602的位置在圆周径向相等，受力点集中，可以均匀的传递螺母210的紧固力，适用于第一密封圈23和第二密封圈25所需的变形量比较小的场合。

在上述实施例的基础上，如图1、图7和图8所示，第一密封圈23的截面直径介于1.6～2.5mm，并且，当第一密封圈23完全放置于第一安装槽2101内时，第一密封圈23的内外两侧与第一安装槽2101两侧的跨度介于0.4～1mm。同样，对于第二密封圈25，其大小与第一密封圈23一致，其截面直径同样介于1.6～2.5mm，当第二密封圈25完全置于第二安装槽2602内时，第二密封圈25的内外两侧与第二安装槽2602两侧的跨度介于0.5～1mm。

在上述实施例的基础上，对于第一密封圈23和第二密封圈25，其材质优选为不锈钢，且优选为304不锈钢，如图8所示，其截面形状为圆环形，壁厚介于0.2～0.36mm。

在上述实施例的基础上，此外，对于第一密封圈23和第二密封圈25，为了进一步增强其密封性能，可以在密封圈的外表面喷涂镀金层，在其它实施例中，还可以喷涂镀银层。

在上述实施例的基础上，如图1至图4所示，对于正极接头的数量，优选为四个，四个正极接头通过压板28相互连接，压板28中部设有通孔，并通过通孔套设于负极集流杆26上，同时，压板28与负极集流杆26绝缘设置。压板28外围设有四个连接孔2102，每个连接孔2102内均设置一个用于把压板28固定于顶盖21上的连接件211。更为具体地，连接孔2102可以为螺孔，连接件211可以为螺纹连接件。

在上述实施例的基础上，如图1所示，压板28与环状板2601之间还设有第二绝缘片27，第二绝缘片27的中部设有套设孔，并通过此套设孔套设于负极集流杆26上，第二绝缘片27的上表面与压板28的下表面接触，第二绝缘片27的下表面与环状板2601的下表面接触。此设置方式，通过在此位置设置第二绝缘环22，可在环状板2601与压板28之间形成有效绝缘，防止两者接触形成正负极短路。

在上述实施例的基础上，如图1所示，第一绝缘片24和第二绝缘片27的外侧还套设有绝缘环22，更为具体地，绝缘环22的内侧套设于第一绝缘片24和第二绝缘片27上，其外侧抵持于正极接头的内侧。此设置方式，在此位置设置绝缘环22，目的是为了在环状板2601的外围与正极接头之间形成绝缘。

在上述实施例的基础上，如图1所示，负极集流杆26的上端还设有外螺纹，外螺纹上设有可旋转的螺母210，螺母210与压板28之间还设有绝缘垫片29。此设置方式，在此设置绝缘垫片29，目的在于防止螺母210的下边缘与压板28接触，从而造成短路。

在上述实施例的基础上，如图1和图2所示，压板28上还均匀设置了四个用于把压板28与正极接头连接的连接孔，连接孔内设有可拆卸的连接件211，具体地，连接孔优选为螺孔，连接件211优选为螺栓或螺丝。接线时，拧松螺栓或螺丝，把电线套设于螺栓或螺母210上，再次拧紧即可。

另一方面，本发明还提出一种高温储能电池，如图1所示，高温储能电池包括壳体1和设置于壳体1的密封结构2，且壳体1和密封结构2之间围合成密封空腔，密封空腔内装盛电解液，密封结构2具体为如上所述的密封结构2。此结构的高温储能电池，与现有结构的高温储能电池相比，如上所述，由于在正极接头和负极接头之间设置多个绝缘件，并同时在负极接头与顶盖21之间设置多个密封件，使得密封结构2的绝缘性能和密封性能都得到了有效提高，可有效防止由于密封及绝缘性能不足导致的高温储能电池失效。

在上述实施例的基础上，如图1所示，壳体1的顶部内侧设有台阶，密封结构2的顶盖21端部搭设于台阶上，并与台阶固定连接，具体可以为焊接。此设置方式，通过把密封结构2和壳体1焊接在一起，可进一步提高高温储能电池的密闭效果。

实施例二：

本发明实施例二如下，请参见图9至图16所示的高温储能电池及其密封结构2，密封结构2具体包括顶盖21，顶盖21上设有多个正极接头和至少一个负极接头，顶盖21的中部设有通孔，负极接头设置于通孔内，同时与顶盖21绝缘设置。多个正级接头设置于顶盖21上，并均匀分布于负极接头的外围，并且，正极接头的下端固定设置于顶盖21上，或与顶盖21为一体式结构。正极接头与负极接头之间还设有多个用于防止正极接头与负极接头导通的绝缘件，负极接头与顶盖21之间还设有多个用于提高其密封性能的密封件。此结构的密封结构2，用于高温储能电池上，由于在正极接头和负极接头之间设置多个绝缘件，并同时在负极接头与顶盖21之间设置多个密封件，使得密封结构2的绝缘性能和密封性能都得到了有效提高，可有效防止由于密封及绝缘性能不足导致的高温储能电池失效。

在上述实施例的基础上，如图9、图13和图14所示，负极接头包括负极集流杆26，负极集流杆26的两端之间还设有环状板2601，具体地，环状板2601垂直设置于负极集流杆26的中部位置，环状板2601与负极集流杆26之间可以为焊接，也可以为一体式结构，即通过一次铸造成型，在此不作具体限定。在环状板2601的上表面设有两侧开口O型环状凹槽——第二安装槽2602，用于放置O型密封圈。

在上述实施例的基础上，如图9所示，绝缘件具体包括第一绝缘片24和第二绝缘片27，第一绝缘片24设置于环状板2601与顶盖21的表面之间，第一绝缘片24中部设有套设孔，第一绝缘片24通过套设孔套设于负极集流杆26上，第一绝缘片24与顶盖21表面之间，以及第一绝缘片24与环状板2601之间均设有密封件。

在上述实施例的基础上，继续如图9所示，密封件具体包括第一密封圈23和第二密封圈25，第一密封圈23具体设置于第一绝缘片24与顶盖21表面之间，而第二密封圈25也具体设置于第一绝缘片24与环状板2601之间。此设置方式，在第一绝缘片24的上下两侧均设置密封件，可进一步提高负极集流杆26与顶盖21之间密封性。

在上述实施例的基础上，如图9、图11、图12、图13和图14所示，顶盖21表面上还设有用于安装第一密封圈23的上表面设有两侧闭口O型环状凹槽——第一安装槽2101，第一密封圈23设置于第一安装槽2101内；环状板2601的下侧板上还设有用于安装第二密封圈25的第二安装槽2602，密封密封圈设置于第二安装槽2602内；第一安装槽2101和第二安装槽2602的位置在圆周径向不等，受力点分散，可以分散的传递螺母210的紧固力，适用于第一密封圈23和第二密封圈25所需的挤压力较大、变形量比较较大的场合。

在上述实施例的基础上，如图9、图15和图16所示，第一密封圈23的截面直径介于2.5～4mm，并且，当第一密封圈23完全放置于第一安装槽2101内时，第一密封圈23的内外两侧与第一安装槽2101两侧的跨度介于0.8～1.5mm。同样，对于第二密封圈25，其大小与第二安装槽2601内外两侧形成间隙配合，其截面直径同样介于2.5～4mm，当第二密封圈25完全置于第二安装槽2602内时，第二密封圈25的内外两侧与第二安装槽2602两侧的跨度介于0.8～1.5mm

在上述实施例的基础上，对于第一密封圈23和第二密封圈25，其材质优选为不锈钢，且优选为304不锈钢，如图16所示，其截面形状为圆环形，壁厚介于0.25～0.4mm。

在上述实施例的基础上，对于第一密封圈23和第二密封圈25，为了进一步增强其密封性能，可以在密封圈的外表面喷涂镀金层，在其它实施例中，还可以喷涂镀银层；如图16所示，为了减小压缩变形力，增强密封性能，可以在密封圈内环设置1个、2个或者多个泄压孔2301。

在上述实施例的基础上，如图9至图12所示，对于正极接头的数量，优选为四个，四个正极接头通过压板28相互连接，压板28中部设有通孔，并通过通孔套设于负极集流杆26上，同时，压板28与负极集流杆26绝缘设置。压板28外围设有四个连接孔2102，每个连接孔2102内均设置一个用于把压板28固定于顶盖21上的连接件211。更为具体地，连接孔2102可以为螺孔，连接件211可以为螺纹连接件。

在上述实施例的基础上，如图9所示，压板28与环状板2601之间还设有第二绝缘片27，第二绝缘片27的中部设有套设孔，并通过此套设孔套设于负极集流杆26上，第二绝缘片27的上表面与压板28的下表面接触，第二绝缘片27的下表面与环状板2601的下表面接触。此设置方式，通过在此位置设置第二绝缘环22，可在环状板2601与压板28之间形成有效绝缘，防止两者接触形成正负极短路。

在上述实施例的基础上，如图9所示，第一绝缘片24和第二绝缘片27的外侧还套设有绝缘环22，更为具体地，绝缘环22的内侧套设于第一绝缘片24和第二绝缘片27上，其外侧抵持于正极接头的内侧。此设置方式，在此位置设置绝缘环22，目的是为了在环状板2601的外围与正极接头之间形成绝缘。

在上述实施例的基础上，如图9所示，负极集流杆26的上端还设有外螺纹，外螺纹上设有可旋转的螺母210，螺母210与压板28之间还设有绝缘垫片29。此设置方式，在此设置绝缘垫片29，目的在于防止螺母210的下边缘与压板28接触，从而造成短路。

在上述实施例的基础上，如图9和图10所示，压板28上还均匀设置了四个用于把压板28与正极接头连接的连接孔，连接孔内设有可拆卸的连接件211，具体地，连接孔优选为螺孔，连接件211优选为螺栓或螺丝。接线时，拧松螺栓或螺丝，把电线套设于螺栓或螺母210上，再次拧紧即可。

另一方面，本发明还提出一种高温储能电池，如图9所示，高温储能电池包括壳体1和设置于壳体1的密封结构2，且壳体1和密封结构2之间围合成密封空腔，密封空腔内装盛电解液，密封结构2具体为如上所述的密封结构2。此结构的高温储能电池，与现有结构的高温储能电池相比，如上所述，由于在正极接头和负极接头之间设置多个绝缘件，并同时在负极接头与顶盖21之间设置多个密封件，使得密封结构2的绝缘性能和密封性能都得到了有效提高，可有效防止由于密封及绝缘性能不足导致的高温储能电池失效。

在上述实施例的基础上，如图9所示，壳体1的顶部内侧设有台阶，密封结构2的顶盖21端部搭设于台阶上，并与台阶固定连接，具体可以为焊接。此设置方式，通过把密封结构2和壳体1焊接在一起，可进一步提高高温储能电池的密闭效果。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。