一种钠硫电池正极的封装方法与流程

本发明涉及一种钠硫电池正极的封装方法。

背景技术：

钠硫电池是一种分别以硫磺和金属钠作为正、负极活性物质，以β"-氧化铝制成的电解质陶瓷管为电解质隔膜的储能电池。电池在300～330℃的工作温度下，正极的硫磺得到电子变成硫离子，负极金属钠失去电子变成钠离子，并通过电解质陶瓷管进入正极，与正极硫离子结合，生成多硫化钠。作为电池正极活性材料的硫磺，由于自身不导电，使用时需要浸透在导电性强的碳毡中，现有的工艺是将硫加热熔融后在注入到放有碳毡的模具中形成预制件，再组装进入电池正极，并封装。

在公开号为CN 103500855 A和CN 103531855 A发明专利申请中公开了钠硫电池正极结构，并通过使用叠氮化钠来调节封装后的内部气压。由于该方法使用的叠氮化钠有剧毒，生产过程较危险，此外，相关专利也未给出控制气压的具体方法。在公开号为CN 103123985 A发明专利申请中公开了一种钠硫电池压装结构，即将产品在真空下进行过盈配合，再取出到大气环境下进行封装，该方法对零件加工精度要求过高，且该方法难以保证封装的可靠性和一致性。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种钠硫电池正极的封装方法，其可有效保证钠硫电池的正极半电池内部气压的一致性，有效避免钠硫电池在运行温度下受应力的影响。从而保证钠硫电池的安全性，延长了钠硫电池的寿命。

实现上述目的的一种技术方案是：一种钠硫电池正极的封装方法，包括下列步骤：

正极半电池组装步骤：将底盖、外壳、钢铝过渡环、结构缓冲件和硫电极组装为正极半电池，其中底盖将所述外壳的底部封闭，所述钢铝过渡环连接所述外壳的顶部和所述结构缓冲件的底部；

抽真空步骤：将负极半电池与所述正极半电池一起放入真空焊接箱内，并对所述真空焊接箱抽真空，抽真空过程中，所述负极半电池的正极封接环外圆周的内台阶与所述正极半电池的结构缓冲件顶部内圆周的外台阶之间留有竖直方向的间隙；

真空焊接步骤：所述负极半电池的正极封接环外圆周的内台阶与所述正极半电池的结构缓冲件顶部内圆周的外台阶受力配合，并沿着所述内台阶和所述外台阶之间配合面进行真空激光焊接；

泄真空步骤：对所述真空焊接箱泄真空，打开所述真空焊接箱的箱门，取出钠硫电池。

进一步的，所述正极半电池组装步骤包括：

通过激光焊接将所述底盖与所述外壳的底部焊接在一起，将所述外壳的底部封闭，

通过激光焊接将所述钢铝过渡环焊接在所述外壳的顶部；

向所述外壳中装入所述硫电极；

通过激光焊接将所述结构缓冲件焊接在所述钢铝过渡环的顶部。

进一步的，所述抽真空步骤中，所述正极半电池与所述真空焊接箱内的焊接夹具的下夹具固定，所述负极半电池由所述真空焊接箱内的焊接夹具中的上夹具固定。

进一步的，抽真空步骤完成时，所述真空焊接箱内的气压为10Pa。

进一步的，所述真空焊接步骤中，所述真空焊接箱内的气压保持恒定。

再进一步的，所述真空焊接步骤中，通过流量可调的抽真空泵对所述真空焊接箱进行抽气，以及通过流量可调的气体输入泵对所述真空焊接箱进行补气来保持所述真空焊接箱内气压的恒定。

进一步的，该钠硫电池正极的封装方法通过一个具有两个真空焊接室的真空焊接箱进行，两个所述真空焊接室交替进行真空焊接步骤。

采用了本发明的一种钠硫电池正极的封装方法的技术方案，包括下列步骤：正极半电池组装步骤：将底盖、外壳、钢铝过渡环、结构缓冲件和硫电极组装为正极半电池，其中底盖将所述外壳的底部封闭，所述钢铝过渡环连接所述外壳的顶部和所述结构缓冲件的底部；抽真空步骤：将负极半电池与所述正极半电池一起放入真空焊接箱内，并对所述真空焊接箱抽真空，抽真空过程中，所述负极半电池的正极封接环外圆周的内台阶与所述正极半电池的结构缓冲件顶部内圆周的外台阶之间留有竖直方向的间隙；真空焊接步骤：所述负极半电池的正极封接环外圆周的内台阶与所述正极半电池的结构缓冲件顶部内圆周的外台阶受力配合，并沿着所述内台阶和所述外台阶之间配合面进行真空激光焊接；泄真空步骤：对所述真空焊接箱泄真空，打开所述真空焊接箱的箱门，取出钠硫电池。其技术效果是：其可有效保证钠硫电池的正极半电池内部气压的一致性，有效避免钠硫电池在运行温度下受应力的影响，从而保证钠硫电池的安全性，延长了钠硫电池的寿命。

附图说明

图1为本发明的一种钠硫电池正极的封装方法所使用的正极半电池的结构示意图。

图2为本发明的一种钠硫电池正极的封装方法所使用的负极半电池的结构示意图。

图3为本发明的一种钠硫电池正极的封装方法所封装的钠硫电池的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，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：

钠硫电池包括负极半电池2和正极半电池1，其中正极半电池1包括底盖11、外壳12、硫电极13、钢铝过渡环14、结构缓冲件15。外壳12由304不锈钢制成。

本发明的一种钠硫电池正极的封装方法，包括下列步骤：

正极半电池组装步骤：先通过激光焊接将底盖11与外壳12的底部焊接在一起，将外壳12的底部封闭。通过激光焊接将钢铝过渡环14的底部与外壳12的顶部焊接在一起。向外壳12中装入硫电极13，使硫电极13的底面与底盖11的顶面接触，硫电极13的外圆周面与外壳12的内圆周面接触。通过激光焊接将结构缓冲件15的底部与钢铝过渡环14的顶部焊接在一起，形成正极半电池1。

正极半电池焊接步骤在空气中进行。

抽真空步骤：将负极半电池2与正极半电池1一起放入真空焊接箱内，并对所述真空焊接箱抽真空。所述真空焊接箱内，负极半电池2与焊接夹具的上夹具固定，所述上夹具夹持负极半电池2的负极极耳21。正极半电池1与焊接夹具的下夹具固定。在抽真空过程中，所述上夹具使负极半电池2的正极封接环22的外圆周的内台阶221与正极半电池1的结构缓冲件15顶部内圆周的外台阶151之间留有竖直方向的间隙，保证正极半电池1彻底抽真空。

所述真空焊接箱内的气压达到10Pa以下时，停止抽真空。

真空焊接步骤：负极半电池2下降，负极半电池2的正极封接环22的外圆周的内台阶221与正极半电池1的结构缓冲件15顶部内圆周的外台阶151受力配合，沿着内台阶221和外台阶151之间配合面的外圆周进行真空激光焊接，从而完成对钠硫电池正极的封接。

真空焊接步骤中，对所述真空焊接箱要同时进行抽气和补气，抽气通过抽真空泵进行，补气通过气体输入泵进行，所述抽真空泵和所述气体输入泵上都设有流量调节阀，调节所述流量调节阀以保证所述真空焊接箱内气压的恒定。真空焊接结束后，所述抽真空泵和所述气体输入泵自动关闭。

泄真空步骤：对所述真空焊接箱泄真空，打开所述真空焊接箱的箱门，取出钠硫电池。

本发明的一种钠硫电池正极的封装方法可有效保证钠硫电池的正极半电池1内部气压的一致性，同时，通过调整结构缓冲件15的尺寸，以及真空焊接步骤中所述真空焊接箱内的气压，可有效避免钠硫电池在运行温度下受应力的影响。

本发明的一种钠硫电池正极的封装方法通过将正极半电池1和负极半电池2放入真空焊接箱内进行抽真空，待所述真空焊接箱内的气压降至设置值时，将正极半电池1和负极半电池2配合，并在所述真空焊接箱内进行激光焊接。为了提高焊接效率，所述真空焊接箱分为两个真空焊接室，两个所述真空焊接室中的激光焊接交替进行。本发明可以保证钠硫电池的安全性以及内部压力的一致性，从而延长电池的寿命。

同时，本发明的一种钠硫电池正极的封装方法通过控制真空焊接步骤中所述真空焊接箱内部的气压严格精准控制钠硫电池的内部气压，即保证电池在运行温度下，正极半电池1内的气压略高于负极半电池2内的气压，且正极半电池1和负极半电池2内的气压均为负压，可进一步保证钠硫电池的一致性和电池的寿命。

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。