一种用于钠硫电池的储钠管的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了化学储能领域的一种用于钠硫电池的储钠管，包括储钠管本体，所述储钠管本体的顶部由负极密封盖封闭，所述储钠管本体内充满保护气体，所述储钠管本体的底部设有贯通孔；所述储钠管本体内设有位于所述储钠管本体底部的过滤层，所述过滤层对液态钠浸润并具有多孔结构，所述多孔结构的孔径小于10μm。其技术效果是：能有效解决钠硫电池的安全管与电解质陶瓷管径向之间的径向间隙被高熔点杂质微粒堵塞而导致钠硫电池性能变差的技术问题。
【专利说明】—种用于钠硫电池的储钠管
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及化学储能领域的一种用于钠硫电池的储钠管。
【背景技术】
[0002]请参阅图1，钠硫电池包括从外向内套接的外壳1、电解质陶瓷管4。电解质陶瓷管4与外壳I径向之间形成正极室100，正极室100内填充有多孔导电纤维毡2，电解质陶瓷管4的顶面上设有径向向外突出的陶瓷绝缘环3，将正极室100封闭。电解质陶瓷管4径向内侧形成负极室400。安全管8和储钠管本体9均位于负极室400内，安全管8套接在储钠管本体9外侧，储钠管本体9的底部设有贯通孔91，储钠管本体9的顶部和负极室400通过负极密封盖11封闭。
[0003]钠硫电池的核心部件是电解质陶瓷管4，电解质陶瓷管4由β "-Al2O3制成，其传导钠离子，兼做隔膜。一旦电解质陶瓷管4有微裂纹或者破裂，钠和硫直接接触发生剧烈反应，温度最高可达2000°C，瞬间熔化钠硫电池内的所有组件，造成活性物质泄漏。现有钠硫电池安全防护结构主要采用在电解质陶瓷管4与储钠管本体9之间套接与电解质陶瓷管4膨胀系数相差较大的安全管8，安全管8与电解质陶瓷管4内壁之间的径向间隙401的宽度控制在100微米，当电解质陶瓷管4破损后，安全管8径向膨胀紧贴电解质陶瓷管4的内壁，并且给予电解质陶瓷管4的底部的内壁以压力，该压力大于电解质陶瓷管4底部外壁所受到的压应力，安全管8与电解质陶瓷管4之间的径向间隙401闭合，钠和硫之间无法继续反应。
[0004]所属【技术领域】的技术人员忽略了一个事实是:在对储钠管本体9进行注钠操作时，以及在对储钠管本体9进行封闭操作的过程中，由于操作气氛的净化不彻底，储钠管本体9内的钠会与操作环境中的氧`和二氧化碳反应，生成碳酸钠等高熔点杂质，碳酸钠的熔点为875°C，远高于钠硫电池的工作温度。在钠硫电池运行过程中，一旦高熔点杂质微粒进入安全管8和电解质陶瓷管4之间的径向间隙401，径向间隙401中存在高熔点杂质微粒也会对电解质陶瓷管4造成应力，加速电解质陶瓷管4的损耗，此外径向间隙401中的高熔点杂质微粒还影响了电池的工作性能。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于钠硫电池的储钠管，其能有效解决钠硫电池的安全管与电解质陶瓷管之间的径向间隙容易堵塞而导致钠硫电池无法正常运行的技术问题。
[0006]实现上述目的的一种技术方案是:一种用于钠硫电池的储钠管，包括储钠管本体，所述储钠管本体的顶部由负极密封盖封闭，所述储钠管本体内充有保护气体，所述储钠管本体的底部设有贯通孔；所述储钠管本体内设有位于所述储钠管本体底部的过滤层，所述过滤层对液态钠浸润并具有多孔结构，所述多孔结构的孔径小于?ο μ m。
[0007]进一步的，所述过滤层是由金属纤维编织而成的。[0008]再进一步的，所述金属纤维为304不锈钢纤维或者316不锈钢纤维。
[0009]更进一步的，所述304不锈钢纤维或者316不锈钢纤维的直径为8?20 μ m。
[0010]进一步的,所述过滤层的厚度在2?5cm之间。
[0011]进一步的，所述储钠管本体是由奥氏体不锈钢制成的。
[0012]再进一步的，所述储钠管本体的壁厚为0.8?1.5_。
[0013]进一步的，所述贯通孔的直径为0.3?1mm。
[0014]进一步的，所述储钠管本体与所述负极密封盖之间通过激光焊或者惰性气体钨极保护焊固定。
[0015]进一步的,所述储钠管本体内的保护气体为氮气或者IS气。
[0016]采用了本实用新型的一种用于钠硫电池的储钠管的技术方案，即在储钠管本体内设置位于所述储钠管本体底部的过滤层，所述过滤层对液态钠浸润并具有多孔结构，所述多孔结构的孔径小于10 μ m，以过滤液态钠中高熔点杂质微粒的技术方案。其技术效果是:能有效解决钠硫电池的安全管与电解质陶瓷管径向之间的径向间隙被高熔点杂质微粒堵塞而影响电池的工作性能的技术问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为现有技术的钠硫电池的结构示意图。
[0018]图2为本实用新型的一种用于钠硫电池的储钠管的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]请参阅图2，本实用新型的发明人为了能更好地对本实用新型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:
[0020]请参阅图2，本实用新型的一种用于钠硫电池的储钠管，包括储钠管本体9，储钠管本体9的顶部由负极密封盖11封闭，储钠管本体9内充有保护气体，保护气体充满储钠管本体9的上部空间93，即储钠管本体9内未被液态钠占据的空间。储钠管本体9的底部设有贯通孔91,以供液态钠从储钠管本体9内流出。储钠管本体9内设有位于储钠管本体9底部的过滤层92，过滤层92对液态钠浸润并具有多孔结构，多孔结构的孔径小于10 μ m。在钠管本体9内设置位于储钠管本体9底部的过滤层92的目的在于:能有效在液态钠流出储钠管本体9之前，滤去液态钠中粒径大于10 μ m的高熔点杂质微粒，以及未熔融钠的微粒，解决钠硫电池的安全管8与电解质陶瓷管4径向之间的径向间隙401被高熔点杂质微粒堵塞而导致电池性能恶化的技术问题，同时减少高熔点杂质微粒进入安全管8与电解质陶瓷管4径向之间的径向间隙401对电解质陶瓷管4造成的应力，从而减少电解质陶瓷管4的损耗，延长电解质陶瓷管4的寿命，保障钠硫电池的安全运行。
[0021]其中，过滤层92是由对液态钠浸润的金属纤维编织而成的，优选为金属纤维为304不锈钢纤维或者316不锈钢纤维，金属纤维的优选直径为8?20 μ m。优选金属纤维为304不锈钢纤维或者316不锈钢纤维的原因在于304不锈钢或者316不锈钢纤柔性好，容易冷拉成为金属纤维，选择金属纤维的优选直径为8?20 μ m的原因在于这样直径的金属纤维力学强度最优，以利于液态钠的过滤。
[0022]过滤层92的厚度在2?5cm之间，如果过滤层92的厚度小于2cm，起不到过滤效果，高熔点杂质微粒还是有可能通过过滤层92，通过贯通孔91，并进入安全管8与电解质陶瓷管4径向之间的径向间隙401的。如果过滤层92的厚度大于5cm，液态钠无法在保护气体的气压Pl作用下，通过过滤层92，再从贯通孔91流出的难度大大增加。为了控制液态钠流出储钠管本体9的流速，贯通孔91的直径为0.3?1mm。
[0023]为了能将储钠管本体9与负极密封盖11焊接，储钠管本体9选用由奥氏体不锈钢制成，为了保证储钠管本体9的机械强度，储钠管本体9的壁厚为0.8?1.5mm。即储钠管本体9是由厚度为0.8?1.5mm的奥氏体不锈钢板制成的，为了防止储钠管本体9内的液态钠被污染，储钠管本体9与负极密封盖11之间通过激光焊或者惰性气体钨极保护焊进行焊接固定，将储钠管本体9的顶部密封的。
[0024]为了防止储钠管本体9内的液态钠被污染，储钠管本体9的上部空间93内的保护气体为氮气或者氩气，从规模化生产的角度优选氮气。
[0025]同时为了减轻电解质陶瓷管4底部受到的应力，防止电解质陶瓷管4的底部开裂或生成微裂纹，储钠管本体9的底部为矩形底。
[0026]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实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
【权利要求】
1.一种用于钠硫电池的储钠管，包括储钠管本体(9)，所述储钠管本体(9)的顶部由负极密封盖(11)封闭，所述储钠管本体(9)内充有保护气体，所述储钠管本体(9)的底部设有贯通孔(91);其特征在于: 所述储钠管本体(9)内设有位于所述储钠管本体(9)底部的过滤层(92)，所述过滤层(92)对液态钠浸润并具有多孔结构，所述多孔结构的孔径小于10 μ m。
2.根据权利要求1所述的一种用于钠硫电池的储钠管，其特征在于:所述过滤层(92)是由金属纤维编织而成的。
3.根据权利要求2所述的一种用于钠硫电池的储钠管，其特征在于:所述金属纤维为304不锈钢纤维或者316不锈钢纤维。
4.根据权利要求3所述的一种用于钠硫电池的储钠管，其特征在于:所述304不锈钢纤维或者316不锈钢纤维的直径为8?20 μ m。
5.根据权利要求1或2所述的一种用于钠硫电池的储钠管，其特征在:所述过滤层(92)的厚度在2?5cm之间。
6.根据权利要求1或2所述的一种用于钠硫电池的储钠管，其特征在于:所述储钠管本体(9)是由奥氏体不锈钢制成的。
7.根据权利要求6所述的一种用于钠硫电池的储钠管，其特征在于:所述储钠管本体(9)的壁厚为0.8?1.5mmο
8.根据权利要求1或2所述的一种用于钠硫电池的储钠管，其特征在于:所述贯通孔(91)的直径为0.3?1_。
9.根据权利要求1或2所述的一种用于钠硫电池的储钠管，其特征在于:所述储钠管本体(9)与所述负极密封盖(11)之间通过激光焊或者惰性气体钨极保护焊固定。
10.根据权利要求1或2所述的一种储钠管，其特征在于:所述储钠管本体(9)内的保护气体为氮气或者氩气。
【文档编号】H01M10/38GK203491353SQ201320639786
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2013年10月17日
【发明者】韩金铎, 龚明光, 陆振民, 潘红涛 申请人:上海电气钠硫储能技术有限公司