一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了化学储能领域的一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针，包括针管和针尖，所述针管的径向中心设有中空管，所述中空管靠近所述针尖的一端为封闭端，所述中空管远离所述针尖的一端为开口端，所述针尖根部的外壁上设有若干个与所述中空管连通的径向通孔。其技术效果是：可以有效保证注钠过程的安全性、连续性和速率，并有效防止注钠过程中液态钠被污染。
【专利说明】—种钠硫电池负极针刺注钠装置用针
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及化学储能领域的一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针。
【背景技术】
[0002]钠硫电池不仅可以解决巨大的昼夜电力需求峰谷差问题，而且可以实现风能、太阳能等新型低碳能源技术并网，解决电力短缺问题。自1992年首座钠硫电池储能电站示范运行后，全球已经有200座超过300MW的钠硫电池储能电站示范运行，经过安全性和可靠性的长期测试，已在提高风能和太阳能等可再生能源系统的稳定性、平滑用户侧负荷及紧急供电等方面发挥重要作用。
[0003]兆瓦级的钠硫储能系统己步入商业化阶段。在钠硫电池生产中最为关键的装配环节——注钠环节中，需要用到一种负极针刺注钠装置。目前钠硫电池负极针刺注钠装置的技术难点在于:第一，钠硫电池负极针刺注钠装置，不仅要能对液态钠进行传输，还必须能对氮气、氩气等惰性气体进行稳定传输。第二在钠硫电池装配过程中，由于金属钠活泼，易与水、氧等反应，因此在注钠过程中要防止液态钠与水、氧气的反应。造成上述技术瓶颈的重要因素在于钠硫电池负极针刺注钠装置用针的设计。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种钠硫电池负极针刺注钠用针，其可以有效保证注钠过程的安全性，并防止液态钠在注钠过程中因氧化而被污染。
[0005]实现上述目的的一种技术方案是:一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针，包括针管和针尖，所述针管的径向中心设有中空管，所述中空管靠近所述针尖的一端为封闭端，所述中空管远离所述针尖的一端为开口端，所述针尖根部的外壁上设有若干个与所述中空管连通的径向通孔。
[0006]进一步的，所述中空管的封闭端为锥形。
[0007]进一步的，该钠硫电池负极针刺注钠装置用针是用硬度高于铝合金，且不与液态钠发生化学反应的材料制成的。
[0008]再进一步的，该钠硫电池负极针刺注钠装置用针是用不锈钢或者刚玉制成的。
[0009]进一步的，所述针尖经过淬火处理。
[0010]进一步的，所述中空管的管壁抛光。
[0011]进一步的，所述针尖的锥角为20°?40°。
[0012]再进一步的，所述中空管封闭端的锥角为60°。
[0013]进一步的，所述径向通孔的数量为三至四个。
[0014]进一步的，所述钠硫电池负极针刺注钠装置用针的外壁呈阶梯状。
[0015]采用了本实用新型的一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针的技术方案，即包括针管和针尖，所述针管的径向中心设有中空管，所述中空管靠近所述针尖的一端为封闭端，所述中空管远离所述针尖的一端为开口端，所述针尖根部的外壁上设有若干个与所述中空管连通的径向通孔的一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针的技术方案。其技术效果是:可以有效保证注钠过程的安全性、连续性和速率，并有效防止液态钠在注钠过程中因氧化而被污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针在钠硫电池负极针刺注钠装置上的安装示意图。
[0017]图2为本实用新型的一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针的主视图。
[0018]图3为本实用新型的一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针的A-A面剖视图。
[0019]图4为本实用新型的一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针的针尖结构图。
【具体实施方式】
[0020]请参阅图1至图4，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:
[0021]请参阅图1，使用本实用新型的一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针的钠硫电池负极针刺注钠装置包括一个竖直方向的导轨支架1，导轨支架I用于固定钠罐4，钠罐4用铝合金制成。导轨支架I的上端设有上穿刺装置2，导轨支架I的下端设有下穿刺装置3。
[0022]上穿刺装置2包括上穿刺固定架21、上橡胶密封垫23和上弹簧24。
[0023]其中上弹簧24内置于上穿刺固定架21，且上弹簧24可沿竖直方向伸缩。上橡胶密封垫23固定在上穿刺固定架21的底面上。
[0024]下穿刺装置3包括下穿刺固定架31、下橡胶密封垫33和下弹簧34。
[0025]其中下弹簧34内置于下穿刺固定架31，且下弹簧34可沿竖直方向伸缩。下橡胶密封垫33固定在下穿刺固定架31的顶面上。
[0026]本实用新型的一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针5包括针管51和针尖52，针管51的径向中心设有与针管51的轴向平行的中空管511，中空管511分为开口端和封闭端。其中中空管511的开口端位于针管51远离针尖52的一端，中空管511的封闭端位于针管51与针尖52相接的一端。针尖52根部，即针尖2与针管51相接的一端的外壁上均布有三至四个与所中空管511封闭端连通的径向通孔521。中空管511的封闭端为锥形。
[0027]同时本实用新型的一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针5选用硬度高于铝合金，即钠罐4，且不与液态钠发生化学反应的材料制成，比如刚玉、不锈钢等。以保证钠硫电池负极针刺注钠装置用针5能够刺破钠罐4，同时钠罐4内的液态钠在注钠过程中不因氧化而被污染。
[0028]钠硫电池负极针刺注钠装置的上穿刺装置2和下穿刺装置3上各装有一根钠硫电池负极针刺注钠装置用针5。
[0029]上穿刺装置2上，钠硫电池负极针刺注钠装置用针5的针尖52竖直向下指向钠罐4的顶部，针管51与上穿刺固定架21固定，使钠硫电池负极针刺注钠装置用针5沿竖直方向贯穿上弹簧24，针尖52用以刺破上橡胶密封垫23和钠罐4的顶部，中空管511的开口端用以连接惰性保护气体储气罐，以向钠罐4内导入惰性保护气体，如氩气、氮气等。
[0030]下穿刺装置3上，钠硫电池负极针刺注钠装置用针5的针尖52竖直向上指向钠罐4的顶部，针管51与下穿刺固定架31固定，使钠硫电池负极针刺注钠装置用针5沿竖直方向贯穿上弹簧24，针尖52用以刺破下橡胶密封垫33和钠罐4的底部。中空管511的开口端用以连接钠硫电池负极6的储钠管(图1中未显示)，以向钠硫电池负极6的储钠管内注入液态钠和惰性保护气体，如氩气、氮气等。
[0031]在使用钠硫电池负极针刺注钠装置进行注钠时，上穿刺装置2沿着导轨支架I下移，同时上穿刺装置2中的上弹簧24压缩，上穿刺装置2上的钠硫电池负极针刺注钠装置用针5刺破上橡胶密封垫23，刺入钠罐4。接着钠罐4和上穿刺装置2 —起下移，使下穿刺装置3中的下弹簧34压缩，下穿刺装置3上的钠硫电池负极针刺注钠装置用针5刺穿下橡胶密封垫33，刺入钠罐4的底部。
[0032]本实施例中，上弹簧24的作用在于增加上穿刺装置2上的钠硫电池负极针刺注钠装置用针5给予钠罐4顶部的作用力，使其能够刺破钠罐4的顶部和上橡胶密封垫23。下弹簧34的作用在于增加下穿刺装置3上的钠硫电池负极针刺注钠装置用针5给予钠罐4底部的作用力，使其能够刺破钠罐4的底部。
[0033]所述惰性保护气体储气罐内的惰性保护气体通过上穿刺装置2上的钠硫电池负极针刺注钠装置用针5中的中空管511和径向通孔521，进入钠罐4，使钠罐4内产生一个正压。在对钠硫电池负极6的储钠管进行注钠前，所述储钠管内处于真空状态。钠罐4内的液态钠在钠罐4内正压的作用下，经过下穿刺装置3上的钠硫电池负极针刺注钠装置用针5中的径向通孔521和中空管511,使钠罐4中的液态钠注入所述储钠管,完成注钠操作，以及充入惰性保护气体的操作。下橡胶密封垫33和上橡胶密封垫23的作用在于防止注钠过程中发生液态钠的喷溅，确保注钠过程的安全。
[0034]钠硫电池负极针刺注钠装置用针5的针尖52的根部均布有三至四个与中空管511封闭端连通的径向通孔521的目的在于:当钠硫电池负极针刺注钠装置用针5用于上穿刺装置2上时，可以加速惰性保护气体流入钠罐4的速率，以使钠罐4内及早产生足够的正压，以将钠罐4内的液态钠压入钠硫电池负极6的储钠管内；当钠硫电池负极针刺注钠装置用针5用于下穿刺装置3上时，可以增加中空管511的管径，加速液态钠从钠罐4流向钠硫电池负极6的储钠管的速率，降低径向通孔521在钠罐4内的位置，增大径向通孔521的孔径，从而可以进一步加速液态钠从钠罐4经钠硫电池负极针刺注钠装置用针5的径向通孔521和中空管511，从中空管511的开口端注入钠硫电池负极6的储钠管的速率。同时还可以防止单个径向通孔521堵塞而引起钠硫电池负极针刺注钠装置用针5失效,而引起注钠操作失败。
[0035]中空管511的底部为锥形的目的在于:当钠硫电池负极针刺注钠装置用针5用于上穿刺装置2上时，可以稳定惰性保护气体流入钠罐4的流速。当钠硫电池负极针刺注钠装置用针5用于下穿刺装置3上时，可以稳定液态钠流出钠罐4，注入钠硫电池负极6的储钠管的流速，从而保证注钠操作的安全和稳定。
[0036]钠硫电池负极针刺注钠装置用针5的外壁具有阶梯状的结构，这样的设计在于便于钠硫电池负极针刺注钠装置用针5在上穿刺装置2或下穿刺装置3上的固定，以及在注钠过程中，便于钠硫电池负极针刺注钠装置用针5与上穿刺装置2的上橡胶密封垫23的固定，或者下穿刺装置3的下橡胶密封垫33的固定，以保证注钠过程中不发生液态钠的喷溅。
[0037]钠硫电池负极针刺注钠装置用针5的针尖52的锥角α为20°?40°。这样的锥角能在保证钠硫电池负极针刺注钠装置用针5用于上刺破钠罐4的顶部或底部时，最大程度减小钠罐4中的液态钠发生喷溅或滴漏的可能，最大程度保证注钠过程的安全性。
[0038]钠硫电池负极针刺注钠装置用针5的中空管511封闭端的锥角β为60°，这样的锥角能最大程度保证通过钠硫电池负极针刺注钠装置用针5向钠罐4中注入惰性保护气体时，惰性保护气体流速的稳定，以及通过钠硫电池负极针刺注钠装置用针5向钠硫电池负极6的储钠管内注入液态钠和惰性保护气体时，液态钠和惰性保护气体流速的稳定。
[0039]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，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
【权利要求】
1.一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针，包括针管和针尖，所述针管的径向中心设有中空管，所述中空管靠近所述针尖的一端为封闭端，所述中空管远离所述针尖的一端为开口端，其特征在于:所述针尖根部的外壁上设有若干个与所述中空管连通的径向通孔。
2.根据权利要求1所述的一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针，其特征在于:所述中空管的封闭端为锥形。
3.根据权利要求1所述的一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针，其特征在于:该钠硫电池负极针刺注钠装置用针是用硬度高于铝合金，且不与液态钠发生化学反应的材料制成的。
4.根据权利要求3所述的一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针，其特征在于:该钠硫电池负极针刺注钠装置用针是用不锈钢或者刚玉制成的。
5.根据权利要求3或4所述的一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针，其特征在于:所述针尖经过淬火处理。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针，其特征在于:所述中空管的管壁抛光。
7.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针，其特征在于:所述针尖的锥角为20°?40°。
8.根据权利要求2至4中任意一项所述的一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针，其特征在于:所述中空管封闭端的锥角为60°。
9.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针，其特征在于:所述径向通孔的数量为三至四个。
10.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种钠硫电池负极针刺注钠装置用针，其特征在于:所述钠硫电池负极针刺注钠装置用针的外壁呈阶梯状。
【文档编号】H01M2/36GK203721811SQ201420092203
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年3月3日 优先权日:2014年3月3日
【发明者】韩金铎, 陈学淼, 祝铭, 黄毓敏, 贾松, 陆成 申请人:上海电气钠硫储能技术有限公司