一种钠硫电池硫极压制工装的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种钠硫电池硫极压制工装，由下到上依次包括底座、下夹板、上夹板和盖板，所述底座、下夹板、上夹板和盖板固定为一体，本实用新型可以形成一个密闭的硫极成型腔；方便于存放固体硫，当固体硫熔融后，以便熔融的硫能均匀的流入到硫极成型腔内的碳毡中；还能平衡内外压力，把碳毡中的空气通过通气通道排除，也可防止熔融的硫以及硫蒸汽溢出，避免空气被污染；制造成本低，特别适用于规模化生产。
【专利说明】-种钠硫电池硫极压制工装
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及高温二次电池的电极制备【技术领域】，特别是涉及一种钠硫电池硫 极压制工装。
【背景技术】
[0002] 目前，钠硫（NaS)电池是一种负极用高纯度的金属钠、正极用融合到碳毡中的硫、 电解质用陶瓷氧化铝类材料组成的化学电池。该电池具有储能密度大、效率高、运行费用 低、维护较容易、不污染环境、使用寿命长等优点。
[0003] 现有对钠硫电池硫极压制进行改进的专利，如申请号为201220686945. X，申请日 为2012年12月12日，名称为"一种用于钠硫电池的正极预制硫的压制模具"的实用新型 的专利，其技术方案为：本实用新型公开了一种用于钠硫电池的正极预制硫的压制模具，包 括下模、上模、储硫槽及进硫板。下模的内腔下部为与正极的下部外表面的形状适配的半圆 柱形的型腔；上模包括一圆柱体及两块分别同轴地连接在圆柱体两端下半部的半圆板，该 两块半圆板的直径大于圆柱体的直径并与下模的型腔的内径相同；该上模置于下模的型腔 中，通过两块半圆板的作用，使下模的型腔与圆柱体之间构成一中空半圆柱形的成型槽；储 硫槽安装在下模的内腔上部；进硫板为一中空的矩形板并且一对长边框的表面上均布地开 设多个通孔，该进硫板安装在贮硫槽的下部。
[0004] 上述专利存在如下不足之处：1.只靠机械的配合密封，熔融液体的流会流出模 具，既影响电极产品的一致性，又容易造成大气污染、影响操作人员健康；2.该模具在使用 时，在压入成型槽的碳毯中必然存在空气，一旦存硫罐中的硫融化后会在上面形成个页 面，碳毡里面的空气无法溢出，这就会导致碳毡里面的空气的压强增大，阻碍上面的液体硫 流入碳毡，影响电极内部均匀性；3.当碳毡成模以后上面的压模需要一个装置一直压着， 这就导致整个制硫的装置就比较大，成本较高，不利于规模化生产。 实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提出一种钠硫电池硫极压 制工装。本实用新型可以形成一个密闭的硫极成型腔；方便于存放固体硫，当固体硫熔融 后，以便熔融的硫能均匀的流入到硫极成型腔内的碳毡中；还能平衡内外压力，把碳毡中的 空气通过通气通道排除，也可防止熔融的硫以及硫蒸汽溢出，避免空气被污染；制造成本 低，特别适用于规模化生产。
[0006] 本实用新型采用以下技术方案来实现：
[0007] -种钠硫电池硫极压制工装，其特征在于：由下到上依次包括底座、下夹板、上夹 板和盖板，所述底座、下夹板、上夹板和盖板固定为一体，所述底座上设有圆弧型凸起和密 封圈槽I，所述密封圈槽I围绕在圆弧型凸起的周围；所述下夹板上设有安装腔，所述安装 腔下部的两侧壁上对称设有带倾斜壁的支撑凸台；所述上夹板上设有存硫槽、密封圈槽II 和配合台，所述配合台设有与圆弧型凸起配合的凹面，所述配合台固定在存硫槽的下方，所 述密封圈槽II围绕在配合台的周围；所述存硫槽的槽底与凹面的表面之间设有连通的注流 通道，所述存硫槽的槽底与凹面的表面之间还设有连通的通气通道；所述位于存硫槽的槽 底的通气通道的出气口的位置高于位于存硫槽的槽底的注流通道的注流口的位置；所述圆 弧型凸起、安装腔、存硫槽和配合台的设置方向一致；所述圆弧型凸起由下往上从两个支 撑凸台的倾斜壁之间插入安装腔内，圆弧型凸起的上半部的位置高于支撑凸台上表面的位 置；所述配合台由上往下从支撑凸台上方插入安装腔内，配合台的两侧壁支撑在支撑凸台 上；配合台的凹面与圆弧型凸起之间的间隙形成硫极成型腔。
[0008] 所述盖板上设有硫蒸汽腔和密封圈槽III，所述密封圈槽III围绕在硫蒸汽腔的周 围，所述硫蒸汽腔的外端设有密封凸台。
[0009] 所述安装腔下部的两侧壁为倾斜壁，两倾斜壁之间形成内缩腔，所述支撑凸台的 表面为斜面。
[0010] 所述存硫槽的槽底设有与通气通道连通的通气柱，通气通道的出气口设置在通气 柱顶部。
[0011] 所述注流通道为40-60条，所述通气通道为4-6条。
[0012] 所述注流通道为40条，按5排8列设置；所述通气通道为4条，第1列至第2列之 间设有1条通气通道，第6列至第8列每两列之间设有1条通气通道。
[0013] 所述注流通道为50条，按5排10列设置；所述通气通道为5条，第1列与第2列 之间设有1条通气通道，第3列与第4列之间设有1条通气通道，第5列与第6列之间设有 1条通气通道，第7列与第8列之间设有1条通气通道，第9列与第10列之间设有1条通气 通道。
[0014] 所述注流通道为60条，按5排12列设置；所述通气通道为6条，第1列与第2列 之间设有1条通气通道，第3列与第4列之间设有1条通气通道，第5列与第6列之间设有 1条通气通道，第7列与第8列之间设有1条通气通道，第9列与第10列之间设有1条通气 通道，第11列与第12列之间设有1条通气通道。
[0015] 所述底座、下夹板、上夹板和盖板上设有位置对应的螺丝孔。
[0016] 本实用新型与现有技术相比，其优点在于：
[0017] 1、本实用新型可以形成一个密闭的硫极成型腔；方便于存放固体硫，当固体硫熔 融后，以便熔融的硫能均匀的流入到硫极成型腔内的碳毡中；还能平衡内外压力，把碳毡中 的空气通过通气通道排除，也可防止熔融的硫以及硫蒸汽溢出，避免空气被污染；制造成本 低，特别适用于规模化生产。
[0018] 2、本实用新型采用圆弧型凸起的形状与半径与所预制的硫极内表面的形状及大 小相适配；所述下夹板是为底座和上夹板的下表面配合提供一个基础，以便形成一个密闭 的硫极成型腔；还方便于存放固体硫，当固体硫熔融后，以便熔融的硫能均匀的流入到硫极 成型腔内的碳毡中。
[0019] 3、本是实用新型采用盖板安装在上夹板的上表面，盖板上设有硫蒸汽腔和密封圈 槽III，所述密封圈槽III围绕在硫蒸汽腔的周围，所述硫蒸汽腔的外端设有密封凸台；可防止 熔融的硫以及硫蒸汽溢出，避免空气被污染。
[0020] 4、本实用新型采用存硫槽的槽底与凹面的表面之间还设有连通的通气通道，通气 通道的设置，以便平衡内外压力，还能把碳毡中的空气通过通气通道排除，保证了熔融硫能 顺利的流入到硫极成型腔的碳毡中。
[0021] 5、本实用新型用于钠硫电池硫极制作中，结构简单、操作方便，能够在碳毡成型的 同时注入熔融硫，一次成型钠硫电池的正极，而且可以多个放在一个大的升温箱中，从而能 降低制作成本，提高加工效率，为钠硫电池的工业化及规模化生产奠定了良好的基础。
[0022] 5、本实用新型采用安装腔下部的两侧壁为倾斜壁，两倾斜壁之间形成内缩腔，所 述支撑凸台的表面为斜面；倾斜壁和支撑凸台的表面为斜面的设置降低配合台的两侧壁的 长度，避免配合台的两侧壁过长而导致密封性差的情况发生。
[0023] 6、本实用新型采用注流通道为40-60条，所述通气通道为4-6条；可以实现快速成 型，避免熔融硫的流速过慢导致成型时间长；所述注流通道为40条，按5排8列设置；所述 通气通道为5条，第1列至第2列之间设有1条通气通道，第6列至第8列每两列之间设有 1条通气通道；或所述注流通道为50条，按5排10列设置；所述通气通道为5条，第1列与 第2列之间设有1条通气通道，第3列与第4列之间设有1条通气通道，第5列与第6列之 间设有1条通气通道，第7列与第8列之间设有1条通气通道，第9列与第10列之间设有1 条通气通道；或所述注流通道为60条，按5排12列设置；所述通气通道为6条，第1列与第 2列之间设有1条通气通道，第3列与第4列之间设有1条通气通道，第5列与第6列之间 设有1条通气通道，第7列与第8列之间设有1条通气通道，第9列与第10列之间设有1条 通气通道，第11列与第12列之间设有1条通气通道；注流通道和通气通道的具体数量，可 以根据钠硫电池硫极制造工艺要求来选择，保证熔融硫流速快，且均匀，并且排气效果好， 内外压力平衡。
[0024] 7、本实用新型采用存硫槽的槽底设有与通气通道连通的通气柱，通气通道的出气 口设置在通气柱顶部，有效防止了熔融硫流入通气通道的情况发生。
[0025] 8、本实用新型采用底座、下夹板、上夹板和盖板上设有位置对应的螺丝孔；可采用 一根螺钉将所以部件固定为一体，结构简单，操作方便，并且结构稳固。
[0026] 9、采用本实用新型的结构在钠硫电池硫极制造工艺中，能准确控制电极成分比 例，尤其是硫的注入量，提高产品一致性，并避免硫蒸汽对环境的污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 图1为本实用新型结构爆炸图
[0028] 图2为本实用新型底座结构示意图
[0029] 图3为本实用新型底座结构俯视图
[0030] 图4为本实用新型下夹板结构示意图
[0031] 图5为本实用新型实施例2下夹板结构示意图
[0032] 图6为本实用新型下夹板结构俯视图
[0033] 图7为本实用新型底座、下夹板和上夹板形成硫极成型腔的示意图
[0034] 图8为本实用新型上夹板结构示意图
[0035] 图9为本实用新型下夹板结构仰视图
[0036] 图10为本实用新型盖板结构示意图
[0037] 图11为本实用新型盖板结构仰视图
[0038] 附图标记：1、底座，2、下夹板，3、上夹板，4、盖板，11、圆弧型凸起，12、密封圈槽I， 21、安装腔，22、支撑凸台，31、存硫槽，32、密封圈槽II，33、配合台，34、注流通道，35、通气通 道，36、通气柱，41、硫蒸汽腔，42、密封圈槽III，43、密封凸台。
【具体实施方式】
[0039] 下面结合说明书附图对本实用新型进行进一步的说明：
[0040] 实施例1 :
[0041] 一种钠硫电池硫极压制工装，由下到上依次包括底座1、下夹板2、上夹板3和盖板 4,所述底座1、下夹板2、上夹板3和盖板4固定为一体，所述底座1上设有圆弧型凸起11 和密封圈槽I 12,所述密封圈槽I 12围绕在圆弧型凸起11的周围；所述下夹板2上设有 安装腔21，所述安装腔21下部的两侧壁上对称设有带倾斜壁的支撑凸台22 ;所述上夹板 3上设有存硫槽31、密封圈槽II 32和配合台33,所述配合台33设有与圆弧型凸起11配合 的凹面，所述配合台33固定在存硫槽31的下方，所述密封圈槽II 32围绕在配合台33的周 围；所述存硫槽31的槽底与凹面的表面之间设有连通的注流通道34,所述存硫槽31的槽 底与凹面的表面之间还设有连通的通气通道35 ;所述位于存硫槽31的槽底的通气通道35 的出气口的位置高于位于存硫槽31的槽底的注流通道34的注流口的位置；所述圆弧型凸 起11、安装腔21、存硫槽31和配合台33的设置方向一致；所述圆弧型凸起11由下往上从 两个支撑凸台22的倾斜壁之间插入安装腔21内，圆弧型凸起11的上半部的位置高于支撑 凸台22上表面的位置；所述配合台33由上往下从支撑凸台22上方插入安装腔21内，配合 台33的两侧壁支撑在支撑凸台22上；配合台33的凹面与圆弧型凸起11之间的间隙形成 硫极成型腔。
[0042] 本实用新型中，所述盖板4上设有硫蒸汽腔41和密封圈槽III 42,所述密封圈槽 III 42围绕在硫蒸汽腔41的周围，所述硫蒸汽腔41的外端设有密封凸台43。
[0043] 本实用新型中，所述存硫槽31的槽底设有与通气通道35连通的通气柱36,通气通 道35的出气口设置在通气柱36顶部。
[0044] 本实用新型中，所述注流通道34为40条，按5排8列设置；所述通气通道35为4 条，第1列至第2列之间设有1条通气通道，第6列至第8列每两列之间设有1条通气通道。
[0045] 本实用新型中，所述底座1、下夹板2、上夹板3和盖板4上设有位置对应的螺丝 孔。
[0046] 实施例2 :
[0047] 一种钠硫电池硫极压制工装，由下到上依次包括底座1、下夹板2、上夹板3和盖板 4,所述底座1、下夹板2、上夹板3和盖板4固定为一体，所述底座1上设有圆弧型凸起11 和密封圈槽I 12,所述密封圈槽I 12围绕在圆弧型凸起11的周围；所述下夹板2上设有 安装腔21，所述安装腔21下部的两侧壁上对称设有带倾斜壁的支撑凸台22 ;所述上夹板 3上设有存硫槽31、密封圈槽II 32和配合台33,所述配合台33设有与圆弧型凸起11配合 的凹面，所述配合台33固定在存硫槽31的下方，所述密封圈槽II 32围绕在配合台33的周 围；所述存硫槽31的槽底与凹面的表面之间设有连通的注流通道34,所述存硫槽31的槽 底与凹面的表面之间还设有连通的通气通道35 ;所述位于存硫槽31的槽底的通气通道35 的出气口的位置高于位于存硫槽31的槽底的注流通道34的注流口的位置；所述圆弧型凸 起11、安装腔21、存硫槽31和配合台33的设置方向一致；所述圆弧型凸起11由下往上从 两个支撑凸台22的倾斜壁之间插入安装腔21内，圆弧型凸起11的上半部的位置高于支撑 凸台22上表面的位置；所述配合台33由上往下从支撑凸台22上方插入安装腔21内，配合 台33的两侧壁支撑在支撑凸台22上；配合台33的凹面与圆弧型凸起11之间的间隙形成 硫极成型腔。
[0048] 本实用新型中，所述盖板4上设有硫蒸汽腔41和密封圈槽III 42,所述密封圈槽 III 42围绕在硫蒸汽腔41的周围，所述硫蒸汽腔41的外端设有密封凸台43。
[0049] 本实用新型中，所述安装腔21下部的两侧壁为倾斜壁，两倾斜壁之间形成内缩 腔，所述支撑凸台22的表面为斜面。
[0050] 本实用新型中，所述存硫槽31的槽底设有与通气通道35连通的通气柱36,通气通 道35的出气口设置在通气柱36顶部。
[0051] 本实用新型中，所述注流通道34为50条，按5排10列设置；所述通气通道35为 5条，第1列与第2列之间设有1条通气通道，第3列与第4列之间设有1条通气通道，第5 列与第6列之间设有1条通气通道，第7列与第8列之间设有1条通气通道，第9列与第10 列之间设有1条通气通道。
[0052] 本实用新型中，所述底座1、下夹板2、上夹板3和盖板4上设有位置对应的螺丝 孔。
[0053] 实施例3 :
[0054] -种钠硫电池硫极压制工装，由下到上依次包括底座1、下夹板2、上夹板3和盖板 4,所述底座1、下夹板2、上夹板3和盖板4固定为一体，所述底座1上设有圆弧型凸起11 和密封圈槽I 12,所述密封圈槽I 12围绕在圆弧型凸起11的周围；所述下夹板2上设有 安装腔21，所述安装腔21下部的两侧壁上对称设有带倾斜壁的支撑凸台22 ;所述上夹板 3上设有存硫槽31、密封圈槽II 32和配合台33,所述配合台33设有与圆弧型凸起11配合 的凹面，所述配合台33固定在存硫槽31的下方，所述密封圈槽II 32围绕在配合台33的周 围；所述存硫槽31的槽底与凹面的表面之间设有连通的注流通道34,所述存硫槽31的槽 底与凹面的表面之间还设有连通的通气通道35 ;所述位于存硫槽31的槽底的通气通道35 的出气口的位置高于位于存硫槽31的槽底的注流通道34的注流口的位置；所述圆弧型凸 起11、安装腔21、存硫槽31和配合台33的设置方向一致；所述圆弧型凸起11由下往上从 两个支撑凸台22的倾斜壁之间插入安装腔21内，圆弧型凸起11的上半部的位置高于支撑 凸台22上表面的位置；所述配合台33由上往下从支撑凸台22上方插入安装腔21内，配合 台33的两侧壁支撑在支撑凸台22上；配合台33的凹面与圆弧型凸起11之间的间隙形成 硫极成型腔。
[0055] 本实用新型中，所述盖板4上设有硫蒸汽腔41和密封圈槽III 42,所述密封圈槽 III 42围绕在硫蒸汽腔41的周围，所述硫蒸汽腔41的外端设有密封凸台43。
[0056] 本实用新型中，所述安装腔21下部的两侧壁为倾斜壁，两倾斜壁之间形成内缩 腔，所述支撑凸台22的表面为斜面。
[0057] 本实用新型中，所述存硫槽31的槽底设有与通气通道35连通的通气柱36,通气通 道35的出气口设置在通气柱36顶部。
[0058] 本实用新型中，所述注流通道34为60条，按5排12列设置；所述通气通道35为 6条，第1列与第2列之间设有1条通气通道，第3列与第4列之间设有1条通气通道，第5 列与第6列之间设有1条通气通道，第7列与第8列之间设有1条通气通道，第9列与第10 列之间设有1条通气通道，第11列与第12列之间设有1条通气通道。
[0059] 本实用新型中，所述底座1、下夹板2、上夹板3和盖板4上设有位置对应的螺丝 孔。
[0060] 实施例4 :
[0061] 与实施例1、2、3的不同之处在于：所述底座1、下夹板2、上夹板3和盖板4上设有 位置不对应的螺丝孔；可先通过螺钉将下夹板2固定在底座1上，再通过螺钉将上夹板3固 定在下夹板2上，最后通过螺钉将盖板4固定在上夹板3上。
[〇〇62] 本实用新型在使用时，由于碳毡具有很强的伸缩性，因此可以把预制的碳毡卡在 下夹板2的上表面缺口处；在把上夹板3的下表面尖锐的地方卡到下夹板2的型腔中，把卡 在下夹板2上表面的碳毡压到与底座1与下夹板2所形成的硫极成型腔，这样就能把平面 的碳毡压制成一个圆弧柱的碳毡，其厚度即为上夹板3下表面圆弧的直径与底座圆弧直径 之差；在把通气管安装在上夹板3通气柱36上，然后再把固体硫倒入存硫槽31中，结果升 温加热后固体的硫就会变成液体的硫，液体的硫就会随着注流通道34均匀的流入到碳毡 中，同时流入的液体硫也能把碳毡中的空气通过通气通道35排除，保证了硫能顺利的流入 到碳毡中；在把盖板4扣在上夹板3的上表面；最后用螺栓把盖板4、上夹板3、下夹板2以 及底座1紧密连接起来，采用在密封圈槽内设置密封圈将盖板4、上夹板3和底座1密封起 来，就把整个硫极压制工装形成一个密闭的环境，保证固体硫在融合之后不会流出工装之 外腐蚀其他零件同时也保证熔融的硫蒸汽不会飘到空气中污染空气。
【权利要求】
1. 一种钠硫电池硫极压制工装，其特征在于：由下到上依次包括底座（1)、下夹板（2)、 上夹板（3)和盖板（4)，所述底座（1)、下夹板（2)、上夹板（3)和盖板（4)固定为一体，所述 底座（1)上设有圆弧型凸起（11)和密封圈槽I (12)，所述密封圈槽I (12)围绕在圆弧型凸 起（11)的周围；所述下夹板（2)上设有安装腔（21)，所述安装腔（21)下部的两侧壁上对称 设有带倾斜壁的支撑凸台（22);所述上夹板（3)上设有存硫槽（31)、密封圈槽II (32)和配 合台（33)，所述配合台（33)设有与圆弧型凸起（11)配合的凹面，所述配合台（33)固定在存 硫槽（31)的下方，所述密封圈槽II (32)围绕在配合台（33)的周围；所述存硫槽（31)的槽 底与凹面的表面之间设有连通的注流通道（34)，所述存硫槽（31)的槽底与凹面的表面之 间还设有连通的通气通道（35);所述位于存硫槽（31)的槽底的通气通道（35)的出气口的 位置高于位于存硫槽（31)的槽底的注流通道（34)的注流口的位置；所述圆弧型凸起（11)、 安装腔（21)、存硫槽（31)和配合台（33)的设置方向一致；所述圆弧型凸起（11)由下往上 从两个支撑凸台（22)的倾斜壁之间插入安装腔（21)内，圆弧型凸起（11)的上半部的位置 高于支撑凸台（22)上表面的位置；所述配合台（33)由上往下从支撑凸台（22)上方插入安 装腔（21)内，配合台（33)的两侧壁支撑在支撑凸台（22)上；配合台（33)的凹面与圆弧型 凸起（11)之间的间隙形成硫极成型腔。
2. 根据权利要求1所述的一种钠硫电池硫极压制工装，其特征在于：所述盖板（4)上设 有硫蒸汽腔（41)和密封圈槽111(42)，所述密封圈槽111(42)围绕在硫蒸汽腔（41)的周围，所 述硫蒸汽腔（41)的外端设有密封凸台（43)。
3. 根据权利要求1所述的一种钠硫电池硫极压制工装，其特征在于：所述安装腔（21) 下部的两侧壁为倾斜壁，两倾斜壁之间形成内缩腔，所述支撑凸台（22)的表面为斜面。
4. 根据权利要求1所述的一种钠硫电池硫极压制工装，其特征在于：所述存硫槽（31) 的槽底设有与通气通道（35)连通的通气柱（36)，通气通道（35)的出气口设置在通气柱 (36)顶部。
5. 根据权利要求1或4所述的一种钠硫电池硫极压制工装，其特征在于：所述注流通 道（34)为40-60条，所述通气通道（35)为4-6条。
6. 根据权利要求5所述的一种钠硫电池硫极压制工装，其特征在于：所述注流通道 (34)为40条，按5排8列设置；所述通气通道（35)为4条，第1列至第2列之间设有1条 通气通道，第6列至第8列每两列之间设有1条通气通道。
7. 根据权利要求5所述的一种钠硫电池硫极压制工装，其特征在于：所述注流通道 (34)为50条，按5排10列设置；所述通气通道（35)为5条，第1列与第2列之间设有1条 通气通道，第3列与第4列之间设有1条通气通道，第5列与第6列之间设有1条通气通道， 第7列与第8列之间设有1条通气通道，第9列与第10列之间设有1条通气通道。
8. 根据权利要求5所述的一种钠硫电池硫极压制工装，其特征在于：所述注流通道 (34)为60条，按5排12列设置；所述通气通道（35)为6条，第1列与第2列之间设有1条 通气通道，第3列与第4列之间设有1条通气通道，第5列与第6列之间设有1条通气通道， 第7列与第8列之间设有1条通气通道，第9列与第10列之间设有1条通气通道，第11列 与第12列之间设有1条通气通道。
9. 根据权利要求1所述的一种钠硫电池硫极压制工装，其特征在于：所述底座（1)、下 夹板（2)、上夹板（3)和盖板（4)上设有位置对应的螺丝孔。
【文档编号】H01M4/04GK203871421SQ201420248683
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2014年5月15日
【发明者】朱睿, 林久, 阴宛珊, 李楠, 方源 申请人:中国东方电气集团有限公司