一种钠硫电池防腐蚀方法与流程

本发明涉及一种电池防腐蚀方法，更具体地说，本发明涉及一种钠硫电池防腐蚀方法，属于新能源技术领域。

背景技术：

钠硫电池是以金属钠作为负极、beta-Al₂O₃陶瓷作为电解质和隔膜、硫或多硫化钠作为正极活性物质的二次电池。钠硫电池的工作温度为300～400℃，在此工作温度下正极的硫或多硫化钠是熔融态，具有较强的腐蚀性，对与其接触的外壳和集流体的表面处理和结构都有较高要求。在这种腐蚀性工作环境中，常规的二次电池外壳和集流体材料，如低碳钢、不锈钢、铜、镍等都难以长期保持良好导电性、密封性和强度。如果外壳和集流体受硫或多硫化钠腐蚀严重，将导致电池内阻升高、极化严重、容量下降，甚至内部活性物质外泄等问题，影响电池的使用寿命和安全性。

国家知识产权局于2012.6.20公开了一件公开号为CN202282389U，名称为“一种钠硫电池外壳”的实用新型专利，该专利涉及一种钠硫电池外壳，其特点是，采用结晶碳材料作为外壳基材，该外壳基材的内外表面有绝缘导热陶瓷涂层。本实用新型钠硫电池外壳具有壳体内部基材导热性能好、能耗少、可有效的提高钠硫电池使用寿命的特点。

但外壳采用结晶碳材料作为基材，外表面有绝缘导热陶瓷涂层的技术路线，工艺较复杂、成本较高，其结构焊接性能不好、抗腐蚀能力和强度低。

国家知识产权局于2014.2.19公开了一件公开号为203445160U，名称为“一种钠硫电池外壳”的实用新型专利，该专利涉及一种钠硫电池外壳，其特点是采用铝合金材质的外壳。

铝合金外壳本身具有一定的抗腐蚀性能，多硫化钠在外壳表面形成钝化后腐蚀缓慢，但形成的钝化层是电阻高的硫化物，在电池充放电过程中会逐渐提高电池电阻。

技术实现要素：

本发明旨在解决现有技术中的钠硫电池外壳抵抗多硫化钠高温下腐蚀问题，提供一种钠硫电池防腐蚀方法，能够对铝合金的钠硫电池外壳进一步防腐，很好地抵抗硫化钠高温下的腐蚀。

为了实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：

一种钠硫电池防腐蚀方法，其特征在于：所述的钠硫电池的金属外壳包括铝合金加工成的管状外壳和圆片状底盖，所述的金属外壳的内表面喷涂抗腐蚀涂层，所述的抗腐蚀涂层包括铬和镍，其中铬的含量为10-80%。

本发明优选的，所述铬的含量为20%，镍的含量为80%。

本发明优选的，所述金属外壳为含有镁和硅的铝合金加工而成。

本发明优选的，所述抗腐蚀涂层的工作温度为240-500℃。

本发明优选的，所述抗腐蚀涂层的厚度为10-500μm。

本发明优选的，所述抗腐蚀涂层的制备方法为热喷涂和电化学法。

其中热喷涂法是采用含有镍、铬元素的金属粉体，通过等离子体、电弧、火焰等方式加热喷涂至金属外壳，形成抗腐蚀涂层；电化学法主要指电镀法，是将金属外壳作为一个电极，含有镍、铬离子的溶液作为电解液，碳、铜或合金材质的对电极一起组成电解池，在外电路加载电压下将电解溶液中的镍铬析出并沉积在电池外壳表面，形成抗腐蚀涂层。

本发明带来的有益技术效果：

1、本发明解决了现有技术中的钠硫电池外壳抵抗多硫化钠高温下腐蚀问题，提供一种钠硫电池防腐蚀方法。本发明通过在铝合金外壳的内表面喷涂含有特定比例的铬和镍的抗腐蚀涂层，能够对铝合金的钠硫电池外壳进一步防腐，很好地抵抗硫化钠高温下的腐蚀。

2、本发明优选的，所述铬的含量为20%，镍的含量为80%。铝合金基底上喷涂特定比例的镍、铬涂层，能够更好地提高对抗多硫化钠腐蚀的性能，并在350度左右的工作温度长时间保持结合强度，确保基底的导电能力。

2、与现有技术相比，本发明在优选本身具备一定防腐蚀能力的铝合金电池外壳基础上，在外壳内壁制备含有镍、铬成分的涂层，进一步提高抗腐蚀能力。

3、含镍、铬成分的涂层在高温下不与多硫化钠反应，既能够延缓外壳的腐蚀周期，又能够保持外壳的导电性能，降低腐蚀对电池内阻增加的影响。

4、本发明优选的热喷涂和电化学法制备抗腐蚀涂层，利于实现涂层制备，装备简单且效率高，利于规模化制备和工艺成本的控制。

附图说明

图1为本发明钠硫电池的结构示意图。

图2为采用本发明方法进行防腐蚀的钠硫电池两年的电阻/循环次数图。

附图标记：1为管状外壳、2为圆片状底盖、3为抗腐蚀涂层。

具体实施方式

实施例1

一种钠硫电池防腐蚀方法，其特征在于：所述的钠硫电池的金属外壳包括铝合金加工成的管状外壳1和圆片状底盖2，所述的金属外壳的内表面喷涂抗腐蚀涂层3，所述的抗腐蚀涂层3包括铬和镍，其中铬的含量为10%。

实施例2

一种钠硫电池防腐蚀方法，其特征在于：所述的钠硫电池的金属外壳包括铝合金加工成的管状外壳1和圆片状底盖2，所述的金属外壳的内表面喷涂抗腐蚀涂层3，所述的抗腐蚀涂层3包括铬和镍，其中铬的含量为80%。

实施例3

一种钠硫电池防腐蚀方法，其特征在于：所述的钠硫电池的金属外壳包括铝合金加工成的管状外壳1和圆片状底盖2，所述的金属外壳的内表面喷涂抗腐蚀涂层3，所述的抗腐蚀涂层3包括铬和镍，其中铬的含量为50%。

实施例4

一种钠硫电池防腐蚀方法，其特征在于：所述的钠硫电池的金属外壳包括铝合金加工成的管状外壳1和圆片状底盖2，所述的金属外壳的内表面喷涂抗腐蚀涂层3，所述的抗腐蚀涂层3包括铬和镍，其中铬的含量为20%。

实施例5

在实施例1-4的基础上：

优选的，所述金属外壳为含有镁和硅的铝合金加工而成。

优选的，所述抗腐蚀涂层3的工作温度为240℃。

优选的，所述抗腐蚀涂层3的厚度为10μm。

优选的，所述抗腐蚀涂层3的制备方法为热喷涂和电化学法。

实施例6

在实施例1-4的基础上：

优选的，所述金属外壳为含有镁和硅的铝合金加工而成。

优选的，所述抗腐蚀涂层3的工作温度为500℃。

优选的，所述抗腐蚀涂层3的厚度为500μm。

优选的，所述抗腐蚀涂层3的制备方法为热喷涂和电化学法。

实施例7

在实施例1-4的基础上：

优选的，所述金属外壳为含有镁和硅的铝合金加工而成。

优选的，所述抗腐蚀涂层3的工作温度为370℃。

优选的，所述抗腐蚀涂层3的厚度为255μm。

优选的，所述抗腐蚀涂层3的制备方法为热喷涂和电化学法。

实施例8

在实施例1-4的基础上：

优选的，所述金属外壳为含有镁和硅的铝合金加工而成。

优选的，所述抗腐蚀涂层3的工作温度为350℃。

优选的，所述抗腐蚀涂层3的厚度为300μm。

优选的，所述抗腐蚀涂层3的制备方法为热喷涂和电化学法。

实施例9

根据图1：采用铝合金基底上喷涂80%镍、20%铬涂层作为电池外壳的钠硫电池电阻变化图；图中电池在350度左右的温度工作两年，电阻保持低于3mΩ,其中有抗腐蚀涂层3的外壳对抵抗多硫化钠的电化学腐蚀和抑制电池电阻升高起到了重要作用。