CN103123221B - 一种用于钠硫电池陶瓷管烧结的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于钠硫电池陶瓷管烧结的装置，包括由炉底和炉体构成的炉膛、加热装置及依次砌筑在炉膛内壁上的保温层和内衬。所述炉底呈圆盘形，使陶瓷管坯体均匀分布并倒扣在炉底上；炉体的内腔呈与炉底形状适配的圆筒形且顶部为弧形；内衬为碱性高温耐火材料制成的异形砖铺设而成；加热装置包括多个均布在炉体的内壁上且由二硅化钼材料制成的加热棒，以使炉膛内的温差小于±2℃。本发明的装置用于钠硫电池陶瓷管的固相碱性气氛烧结，利于炉膛内形成“富钠气氛”，能抑制电解质β氧化铝陶瓷管制品中的钠成分在高温烧结过程中的快速挥发，有利于提高产品性能的一致性，并能提高设备使用寿命，同时减少产品进出炉操作时间和人力成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于钠硫电池陶瓷管的烧结装置。
背景技术
钠硫电池(Sodium Sulfur Battery)是以Na-β″-Al2O3陶瓷管作为电解质和隔膜、金属钠作为负极材料、非金属硫作为正极材料的二次电池。它具有比能量高、高功率放电、效率高、循环寿命长等优点，可应用于电网削峰填谷、新能源接入、应急电源、电能质量优化等领域。
固体电解质β氧化铝陶瓷具有良好的钠离子传导性能，在常温下其离子电导率可达到10-2S/cm数量级，高性能的β氧化铝陶瓷管是钠硫电池的核心组件。在应用过程中，要求β氧化铝陶瓷具有高的离子电导率、高强度以及均匀致密的显微结构。固体电解质β氧化铝在高温下烧结成瓷的过程是钠硫电池制备中的关键步骤，对于钠硫电池的组装、性能和制造成本有着决定性的影响。
目前，用于钠硫电池的固体电解质β氧化铝陶瓷管烧结的设备一般为高温燃气梭式窑或普通的电炉，其内衬材料通常为氧化铝空心球或刚玉-莫来石耐火砖或刚玉-莫来石纤维毯。由于钠硫电池的固体电解质β氧化铝陶瓷管在高温烧成时有“钠蒸气”挥发，用普通的氧化铝空心球或刚玉-莫来石耐火材料作为烧结窑炉的内衬，在空气气氛中耐碱性的腐蚀性极差，易造成烧结窑炉寿命短；同时，氧化铝空心球或刚玉-莫来石耐火材料的内衬会吸收“钠蒸气”，在烧结过程中不利于形成“富钠”气氛。为了在烧结过程中炉膛内形成富钠气氛、抑制陶瓷管制品中的钠成份过快挥发，通常做法是将每支电解质β氧化铝陶瓷管装入由铂等贵金属或碱性高温耐火材料制成的坩埚工装内烧结，这不仅增加成本而且增加了烧成工艺的复杂性。
发明内容
本发明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陶瓷管的烧结装置，它能使炉膛内保持“富钠气氛”，抑制电解质β氧化铝陶瓷管制品中的钠成份在高温烧结过程中的快速挥发，有利于提高薄壁电解质陶瓷管性能的一致性，并能提高设备使用寿命，同时减少产品进出炉操作时间和人力成本。
实现上述目的的技术方案是：一种用于钠硫电池陶瓷管烧结的装置，包括由炉底和炉体构成的炉膛、加热装置及依次砌筑在炉膛内壁上的保温层和内衬，其中，所述炉底呈圆盘结构，使所述陶瓷管坯体均匀分布并倒扣在所述炉底上；所述炉体的内腔为与所述炉底形状适配的圆筒形且顶部为弧形；所述内衬为碱性高温耐火材料制成的异形砖砌筑而成；所述加热装置包括多个由二硅化钼材料制成的加热棒，这些加热棒均布悬挂在所述炉体的内壁上，以使所述炉膛内的温差小于±2℃。
上述的用于钠硫电池陶瓷管烧结的装置，其中，所述碱性高温耐火材料为氧化镁或β氧化铝陶瓷材料。
上述的用于钠硫电池陶瓷管烧结的装置，其中，所述炉底和炉体为分体式，以使所述炉膛以炉体上升、炉底静置的方式开启。
上述的用于钠硫电池陶瓷管烧结的装置，其中，所述加热棒呈U形结构。
本发明的用于钠硫电池陶瓷管的烧结装置的技术方案，采用由氧化镁或β氧化铝材料制成的异形耐火砖作为烧结窑炉的内衬，使用温度可超过1650℃，且耐碱性腐蚀，基本不吸收陶瓷管在烧结过程中挥发出的“钠蒸气”，极大地提高了窑炉的使用寿命，并在炉膛中形成了一定的“富钠”气氛，抑制了陶瓷管制品中的钠成份快速挥发，有利于提高薄壁电解质陶瓷管性能的一致性；同时，陶瓷管坯体可以直接放置于炉膛内裸烧，节省了由铂金属或碱性高温耐火材料制成的坩埚工装的开发和使用成本，并大量减少了装炉时间和人力成本。此外，钟罩形炉体可以最大化地提高陶瓷管的装载数量，且炉膛温度场的均匀性较好，清洁无污染，有利于提高陶瓷管的良品率。
附图说明
图1为本发明的用于钠硫电池陶瓷管的烧结装置的结构示意图；
图2为图1的A-A向视图。
具体实施方式
为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体实施例并结合附图进行详细说明：
请参阅图1和图2，本发明的一种用于钠硫电池陶瓷管的烧结装置，包括由炉底11和炉体12构成的炉膛1、依次砌筑炉膛1的内壁上的保温层13和内衬14及加热装置(图中未示)，其中：
炉底11呈圆盘结构，使陶瓷管坯体2均布地倒扣在炉底11上；
炉体12的内腔为与炉底11的形状适配的圆筒形且顶部为弧形，使炉体12的整体呈钟罩式，便于炉膛内的温度集中在陶瓷管坯体2上，同时钟罩式炉体可以提高陶瓷管的装载数量，且使炉膛温度场的均匀性较好；
内衬14为碱性高温耐火材料制成的异形砖砌筑而成；碱性高温耐火材料可以最好是氧化镁或β氧化铝陶瓷材料。该内衬12的耐高温的温度可超过1650℃，且耐陶瓷管坯体2烧结时所挥发的碱性气氛的腐蚀，基本不吸收陶瓷管在烧结过程中挥发出的“钠蒸气”，极大地提高了窑炉的使用寿命，并在炉膛中形成了一定的富钠气氛，抑制了陶瓷管坯体2中的钠成份快速挥发，可使陶瓷管坯体2直接放置于炉膛1内裸烧；
加热装置包括多个由二硅化钼材料制成的U形结构的加热棒，这些加热棒均布地悬挂在炉体12的内壁上，这种材料制成的加热棒发热可超过1650℃而不会熔化，并且发热均匀，使炉膛内在温度不低于1650℃时温差小于±2℃，另外制成U形结构能方便连接电线。
炉底11和炉体12制成分体式，炉体11上可以不设炉门。使用时，可将炉体12向上吊离炉底11，而炉底11静置的方式打开炉膛1，在陶瓷管坯体2放置在炉底11上后，再将炉体12下放至炉底11上关闭炉膛1；这样有利于提高薄壁陶瓷管装载的稳定性，不易产生因炉底运行的不稳定而导致陶瓷管倾倒。
本发明的一种用于钠硫电池陶瓷管的烧结装置，清洁无污染，有利于提高陶瓷管的良品率。此外，还节省了由铂金属或碱性高温耐火材料制成的坩埚工装的开发和使用成本，并大量减少了装炉时间和人力成本。
Claims (1)
1.一种用于钠硫电池陶瓷管烧结的装置，包括由炉底和炉体构成的炉膛、加热装置及依次砌筑在炉膛内壁上的保温层和内衬，其特征在于：
所述炉底呈圆盘结构，使陶瓷管坯体均匀分布并倒扣在所述炉底上；
所述炉体的内腔为与所述炉底形状适配的圆筒形且顶部为弧形；
所述炉底和炉体为分体式，以使所述炉膛以炉体上升、炉底静置的方式开启；
所述内衬为氧化镁或β氧化铝陶瓷材料制成的异形砖砌筑而成；
所述加热装置包括多个由二硅化钼材料制成的加热棒，所述加热棒呈U形结构；这些加热棒均布悬挂在所述炉体的内壁上，以使所述炉膛内的温差小于±2℃。
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