一种气压可控钠硫电池负极的制作方法

本发明涉及储能领域的一种气压可控钠硫电池负极。

背景技术：

钠硫电池是以金属钠为负极活性物质，硫磺为正极活性物质，β”-氧化铝电解质管为隔膜，在290～360℃下工作的高温二次电池。

钠硫电池负极金属钠与β”-氧化铝电解质管的接触面积是决定钠硫电池内阻的主要因素之一。金属钠与β”-氧化铝电解质管的接触面积越大，则钠硫电池内阻越小，因此为了减小钠硫电池内阻就需要尽可能增大金属钠与β”-氧化铝电解质管的接触面积。

在申请号为20112052698.3，名称为钠容纳用盒子以及钠硫电池的实用新型中报道了一种钠容纳用盒子，该盒子被隔壁划分为上部空间和下部空间，在上部空间内配置有作为阴极侧气压产生源的气体，在下部空间内配置有金属钠，在隔壁上有上部空间和下部空间连通孔，并且该孔被树脂构件密封。该钠容纳用盒子存在以下不足：第一，钠容纳用盒子被分为上部空间和下部空间导致结构过于复杂；第二，上部空间和下部空间连通孔需要引入树脂构件密封，树脂的引入会影响金属钠的纯度，并且树脂可能与金属钠发生意想不到的反应；第三，使用这种钠容纳用盒子需要盒子外部空间在初始状态下保持真空，这一苛刻要求使得钠硫电池生产工艺过于复杂，增加了生产成本。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种气压可控钠硫电池负极，其结构简单，装配工艺要求低，可精确控制其内部的气压。

实现上述目的的一种技术方案是：一种气压可控钠硫电池负极，包括β”-氧化铝电解质管、α-氧化铝绝缘环和储钠管，所述α-氧化铝绝缘环围绕所述β”-氧化铝电解质管顶面的外圆周设置；

所述α-氧化铝绝缘环的上方设有负极密封盖，所述负极密封盖底面的外圆周与所述α-氧化铝绝缘环的顶面之间通过负极密封环连接，从而在所述β”-氧化铝电解质管径向内侧形成一个密闭的负极室；

所述储钠管位于所述负极室内，并与所述β”-氧化铝电解质管同轴设置，所述储钠管内填充有金属钠，所述储钠管的底部设有使所述储钠管与所述负极室连通的小孔，所述储钠管内设有与所述储钠管连通的容器，所述容器中装有用于向所述储钠管内释放氮气的叠氮化钠。

进一步的，所述储钠管的顶部通过所述负极密封盖封闭。

再进一步的，所述容器位于所述负极密封盖的底面上。

再进一步的，所述储钠管和所述负极室内均填充有金属钠。

再进一步的，所述储钠管内均填充有金属钠，所述负极室保持真空。

进一步的，所述储钠管的顶部通过顶盖封闭，所述顶盖的顶面与所述负极密封盖的底面分离。

再进一步的，所述储钠管在所述负极室内保持悬浮状态，且所述负极室是真空的。

再进一步的，所述容器位于所述顶盖的底面上。

再进一步的，所述顶盖的底面高于所述α-氧化铝绝缘环的顶面。

进一步的，所述叠氮化钠为叠氮化钠压片或叠氮化钠粉末。

采用了本发明的一种气压可控钠硫电池负极的技术方案，包括β”-氧化铝电解质管、α-氧化铝绝缘环和储钠管，所述α-氧化铝绝缘环围绕所述β”-氧化铝电解质管顶面的外圆周设置；所述α-氧化铝绝缘环的上方设有负极密封盖，所述负极密封盖底面的外圆周与所述α-氧化铝绝缘环的顶面之间通过负极密封环连接，从而在所述β”-氧化铝电解质管径向内侧形成一个密闭的负极室；储钠管位于所述负极室内，并与所述α-氧化铝绝缘环同轴设置，所述储钠管内填充有金属钠，所述储钠管的底部设有使所述储钠管与所述负极室连通的小孔，所述储钠管内设有与所述储钠管连通的容器，所述容器中装有用于向所述储钠管内释放氮气的叠氮化钠。其技术效果是：不需要使用复杂的上下隔开的钠容纳用盒子，不需要使用树脂密封构件，不需要钠容纳用盒子外部在初始状态下一定要保持真空的苛刻条件，因此结构简单，装配工艺要求低；通过控制容器中叠氮化钠的加入量就可以实现钠硫电池负极内气压的精确控制，实现金属钠与β”-氧化铝电解质管的接触面积最大化，进而减小钠硫电池内阻。

附图说明

图1为本发明的一种气压可控的钠硫电池负极的实施例1结构示意图。

图2为本发明的一种气压可控的钠硫电池负极的实施例2结构示意图。

图3为本发明的一种气压可控的钠硫电池负极的实施例3结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图3，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：

实施例1

请参阅图1，本发明的一种气压可控的钠硫电池负极，包括β”-氧化铝电解质管1、α-氧化铝绝缘环2和储钠管3。储钠管3同轴设置于β”-氧化铝电解质管1径向内侧，储钠管3与β”-氧化铝电解质管1之间形成负极室9。储钠管3由金属制成。储钠管3的顶面通过负极密封盖4封闭，储钠管3与负极密封盖4焊接为一体。α-氧化铝绝缘环2围绕β”-氧化铝电解质管1顶面的外圆周设置。负极室9通过位于α-氧化铝绝缘环2的顶面和负极密封盖4底面外圆周之间的负极密封环5封闭。储钠管3的底部设有将储钠管3与负极室9连通的小孔31。负极室9和储钠管3内均存储有金属钠。

储钠管3上部，优选负极密封盖4的底面设置一个容器6，容器6内部盛放叠氮化钠。叠氮化钠可以为粉末或压片，容器6与储钠管3连通。钠硫电池升温至工作温度后，钠硫电池放电时，液态的金属钠在由叠氮化钠分解产生的氮气的气压的作用下，由储钠管3底部的小孔31向β”-氧化铝电解质管1和储钠管3之间的负极室9流动，钠硫电池充电时液态的金属钠的流动方向正好与放电时相反。

本发明的一种气压可控的钠硫电池负极，通过预先在β”-氧化铝电解质管1和储钠管3之间的负极室9中填充金属钠，因此在装配过程中不需要负极室9保持真空状态。

实施例2

请参阅图2，本发明的一种气压可控的钠硫电池负极，包括β”-氧化铝电解质管1、α-氧化铝绝缘环2和储钠管3。储钠管3同轴设置于β”-氧化铝电解质管1径向内侧，储钠管3与β”-氧化铝电解质管1之间形成负极室9。储钠管3由金属制成。储钠管3的顶面通过负极密封盖4封闭，储钠管3与负极密封盖4焊接为一体。α-氧化铝绝缘环2围绕β”-氧化铝电解质管1顶面的外圆周设置。负极室9通过位于α-氧化铝绝缘环2的顶面和负极密封盖4底面外圆周之间的负极密封环5封闭。储钠管3的底部设有将储钠管3与负极室9连通的小孔31。负极室9保持真空，储钠管3内存储有金属钠。

储钠管3上部，优选负极密封盖4的底面设置一个容器6，容器6内部盛放叠氮化钠。叠氮化钠可以为粉末或压片，容器6与储钠管3连通。钠硫电池升温至工作温度后，钠硫电池放电时，液态的金属钠在由叠氮化钠分解产生的氮气的气压的作用下，由储钠管3底部的小孔31向β”-氧化铝电解质管1和储钠管3之间的负极室9流动，钠硫电池充电时液态的金属钠的流动方向正好与放电时相反。

本实施例中，本发明的一种气压可控的钠硫电池负极，需要在β”-氧化铝电解质管1和储钠管3之间的负极室9保持低压或者接近真空状态，当钠硫电池升温至超过工作温度时，储钠管3内部叠氮化钠开始分解成液态的金属钠和氮气，储钠管3内部的液态的金属钠在氮气的气压的推动下由储钠管3下部的小孔31进入β”-氧化铝电解质管1和储钠管3之间的负极室9，最终液态的金属钠充满整个负极室9。

实施例3

请参阅图3，本发明的一种气压可控的钠硫电池负极，包括β”-氧化铝电解质管1、α-氧化铝绝缘环2和储钠管3。α-氧化铝绝缘环2围绕β”-氧化铝电解质管1顶面的外圆周设置。α-氧化铝绝缘环2的上方设有负极密封盖4。负极密封盖4底面的外圆周与α-氧化铝绝缘环2的顶面之间通过负极密封环5连接，从而在β”-氧化铝电解质管1径向内侧形成一个密闭且真空的负极室9。储钠管3由金属制成。储钠管3位于负极室9内，并与β”-氧化铝电解质管1同轴，且在负极室9内保持悬浮状态。

储钠管3的底部设有使储钠管3与负极室9连通的小孔31，储钠管9的顶部通过顶盖32封闭.顶盖32的顶面与负极密封盖4的底面之间留有间隙。顶盖32的底面高于α-氧化铝绝缘环2的底面，以降低钠硫电池放点过程中的内阻。

储钠管3上部，优选顶盖32的底面设置有一个储存叠氮化钠的容器6，容器6与储钠管3连通，容器6内部的叠氮化钠可以是叠氮化钠粉末或者叠氮化钠压片，储钠管3底部的小孔31为液态的金属钠进出储钠管3的通道。钠硫电池升温至工作温度后，钠硫电池放电时，液态的金属钠在由叠氮化钠分解产生的氮气的气压的作用下，由储钠管3底部的小孔31向β”-氧化铝电解质管1和储钠管3之间的负极室9流动，钠硫电池充电时液态的金属钠的流动方向正好与放电时相反。

在实施例1～3中本发明的一种气压可控的钠硫电池负极，在钠硫电池生产时，向储钠管3内填充金属钠过程中不需要β”-氧化铝电解质管1参与，使得金属钠填充过程变得非常简单。β”-氧化铝电解质管1和储钠管3之间的负极室9保持低压或者接近真空状态，当钠硫电池升温至超过工作温度以上，储钠管3内部的容器6中的叠氮化钠开始分解成液态的金属钠和氮气，在氮气气压的作用下储钠管3内部的液态的金属钠由储钠管3下部的小孔31进入β”-氧化铝电解质管1和储钠管3之间的负极室9，最终液态的金属钠充满整个负极室9。因此通过控制容器6内叠氮化钠的加入量即可精确控制本发明的一种气压可控的钠硫电池负极内的气压，最大程度增加了钠硫电池充放电过程中，液态的金属钠与β”-氧化铝电解质管1之间的接触面积。最大程度降低钠硫电池的内阻，也大大简化了本发明的一种气压可控的钠硫电池负极的结构大大简化。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。