CN103123987B - 一种钠硫电池储钠管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了储能领域的一种钠硫电池储钠管，包括芯管和连接在所述芯管底部的储钠管半球，所述储钠管半球的底面设有第一通孔；所述芯管和所述储钠管半球之间设有隔板，所述隔板上设有至少一个第二通孔，所述第一通孔正上方，设有一个与所述隔板底面弹性连接，并能将所述第一通孔封闭的封堵部件。其技术效果是：在钠硫电池陶瓷电解质管破裂时，钠硫电池储钠管底部的第一通孔能够迅速封闭。

Description

一种钠硫电池储钠管
技术领域
本发明涉及储能领域的一种钠硫电池储钠管。
背景技术
普通的钠硫电池储钠管结构如图1所示，包括芯管1和连接在芯管1底部的储钠管半球2，储钠管半球2的底面设有第一通孔21，芯管1的顶部设有芯环11,芯环11使芯管1能够通过激光焊接与β”-Al2O3制成的陶瓷电解质管热压件固定；储钠管半球2起到限制钠大量流出钠硫电池储钠管的作用；芯管1是钠硫电池储钠管的主体部分。
当钠硫电池遇到短路或其它因素导致陶瓷电解质管破裂时，钠硫电池储钠管内的液态钠会通过第一通孔21不断流出钠硫电池储钠管，并与正极的液态硫发生剧烈反应，从而使得钠硫电池温度进一步升高。严重时可将钠硫电池的外壳甚至加热钠硫电池的加热炉烧坏，更严重时可能还会发生爆炸。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种钠硫电池储钠管，在钠硫电池陶瓷电解质管破裂时，钠硫电池储钠管的第一通孔能够迅速封闭。
实现上述目的的一种技术方案是：一种钠硫电池储钠管，包括芯管和连接在所述芯管底部的储钠管半球，所述储钠管半球的底面设有第一通孔；
所述芯管和所述储钠管半球之间设有隔板，所述隔板上设有至少一个第二通孔，所述第一通孔正上方，设有一个与所述隔板底面弹性连接，并能将所述第一通孔封闭的封堵部件。
进一步的，所述封堵部件包括：可将所述第二通孔封闭的活塞头、连接所述活塞头和所述隔板底面的弹簧和熔丝，所述熔丝的熔点小于所述弹簧的熔点。
再进一步的，所述封堵部件还包括一个围绕所述活塞头外圆周设置的导向部件。
更进一步的，所述导向部件为一个围绕所述活塞头外圆周设置的，并且与所述隔板底面固定的活塞外壳，所述弹簧始终处于压缩状态。
更进一步的，所述导向部件是由若干围绕所述活塞头外圆周设置的导向杆组成的。
进一步的，所述芯管的顶部设有芯环。
采用了本发明的一种钠硫电池储钠管的技术方案，即在芯管和储钠管半球之间增加一块隔板，以及位于储钠管半球底部第一通孔正上方的，与隔板底面弹性连接的，能将所述第一通孔封闭的封堵部件。其技术效果是：在钠硫电池陶瓷电解质管破裂时，钠硫电池储钠管底部的第一通孔能够迅速封闭。
附图说明
图1为现有技术钠硫电池储钠管储钠管结构示意图。
图2为本发明的一种钠硫电池储钠管储钠管的结构示意图。
图3为图2中A部分的放大示意图。
具体实施方式
请参阅图2和图3，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：
请参阅图2和图3，本发明的一种钠硫电池储钠管，包括芯管1和连接在芯管1底部的储钠管半球2，所述储钠管半球2的底面设有第一通孔21。
该钠硫电池储钠管上还设有一块位于芯管1和储钠管半球2之间的隔板3，隔板3将钠硫电池储钠管储钠管隔断成上下两个部分，隔板3上至少设有一个第二通孔31，芯管1内的液态钠先从第二通孔31流入储钠管半球2，再从第一通孔21流出储钠管半球2，即流出钠硫电池储钠管。
该钠硫电池储钠管内还设有一个位于第一通孔21正上方，并与隔板3底面弹性连接，并能将所述第一通孔21封闭的封堵部件5。
本实施例中，该封堵部件5包括可将第二通孔31封闭的活塞头51、连接活塞头51和隔板3底面的弹簧52和熔丝53，熔丝53的熔点小于弹簧52的熔点。即封堵部件5为一弹性活塞。
当钠硫电池储钠管遇到陶瓷电解质管破损，液态钠泄露至正极与液态硫反应时，钠硫电池温度升高至熔丝53的熔点，熔丝53断裂，在弹簧52的作用下，活塞头51下移，第一通孔21封闭，从而限制了液态钠进一步流出与液态硫反应，从而也控制了钠硫电池温度的进一步升高，有效避免火灾的发生，大大提高了钠硫电池的安全性。
本实施例中，熔丝53是由5356型镁铝合金制成的，5356型镁铝合金中的镁含量为5%wt，其熔点为574℃，如果镁的含量低于该值，熔丝53的熔点升高，不利于活塞头51发挥保护作用，其它铝合金材料熔点过低，陶瓷电解质管尚未破损时，熔丝53的熔点就已达到，或者含有不能与Na在高温下长期共存的元素，因此不适于用来作为熔丝53。弹簧52材料是Inconel718型合金钢，使用该材料的弹簧52在600℃下仍然能保持有较好的反弹作用，可以有效保证熔丝53熔断时，弹簧52仍具有使活塞头51压住的弹力。
电池在运行过程中，当陶瓷电解质管破裂时，陶瓷电解质管内液态钠会与陶瓷电解质管外的液态硫直接接触发生反应而放出大量的热，当温度升至熔丝53的熔点时，活塞头51在弹簧52的作用下将第一通孔21封闭，从而阻止了液态钠进一步流出，与液态硫发生反应，阻止了钠硫电池危险的进一步扩大。
实施例2
实施例2是在实施例1上所作的进一步改进，即该封堵部件5还包括围绕活塞头51外圆周设置的导向部件54。本实施例中，导向部件54为一个围绕活塞头51外圆周设置的，并且与隔板3底面固定的活塞外壳。活塞外壳的底面与储钠管半球2之间留有间隙，便于钠硫电池正常工作时，液态钠从第一通孔21流出。当陶瓷电解质管破裂时，陶瓷电解质管内侧的液态钠会与外侧液态硫接触发生反应而放出大量的热，当温度升至熔丝53的熔点时，活塞头51沿着活塞外壳的内壁竖直滑落，封堵第一通孔21，从而阻止了液态钠进一步流出与正极的液态硫发生反应，阻止了钠硫电池危险的进一步扩大。
在该实施例中，为了保证活塞头51迅速滑落，活塞头51和所述活塞外壳之间滑动摩擦力必须降低，因此所述活塞外壳内壁的粗糙度Ra2与活塞头51侧壁的粗糙度Ra1均小于0.2mm。
由于本实施例中，活塞头51只依靠弹簧52的压力将第一通孔21封闭，因此为了将第一通孔21永久封堵，弹簧52必须始终处于压缩状态。
本实施例中，熔丝53固定在所述活塞外壳的顶部，即所述活塞外壳和隔板3底面的连接处。
实施例3
实施例3是在实施例1上所作的进一步改进，即封堵部件5还包括围绕活塞头51设置的导向部件54。本实施例中，导向部件54由若干个围绕活塞头51外圆周设置的，并且与隔板3底面固定的导向杆组成。当陶瓷电解质管破裂时，陶瓷电解质管内侧液态钠会与外侧的液态硫接触发生反应而放出大量的热，当温度升至熔丝53的熔点时，活塞头51沿着围绕其外圆周圆周设置的导向杆竖直滑落，封闭第一通孔21，从而阻止了液态钠进一步流出与正极的液态硫发生反应，阻止了钠硫电池危险的进一步扩大。同时，在液态钠的液体压力和弹簧52压力合力的作用下，将第一通孔21永久封闭。
实施例中本，熔丝53的固定在隔板3底面的中心位置。
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。

Claims (5)

1.一种钠硫电池储钠管，包括芯管(1)和连接在所述芯管(1)底部的储钠管半球(2)，所述储钠管半球(2)的底面设有第一通孔(21)；其特征在于：
所述芯管(1)和所述储钠管半球(2)之间设有隔板(3)，所述隔板(3)上设有至少一个第二通孔(31)，所述第一通孔(21)正上方，设有一个与所述隔板(3)底面弹性连接，并能将所述第一通孔(21)封闭的封堵部件(5)；
所述封堵部件包括：可将所述第二通孔(31)封闭的活塞头(51)、连接所述活塞头(51)和所述隔板(3)底面的弹簧(52)和熔丝(53)，所述熔丝(53)的熔点小于所述弹簧(52)的熔点。
2.根据权利要求1所述的一种钠硫电池储钠管，其特征在于：所述封堵部件(5)还包括一个围绕所述活塞头(51)外圆周设置的导向部件(54)。
3.根据权利要求2所述的一种钠硫电池储钠管，其特征在于：所述导向部件(54)为一个围绕所述活塞头(51)外圆周设置的，并且与所述隔板(3)底面固定的活塞外壳，所述弹簧(52)始终处于压缩状态。
4.根据权利要求2所述的一种钠硫电池储钠管，其特征在于：所述导向部件(54)是由若干围绕所述活塞头(51)外圆周设置的导向杆组成的。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种钠硫电池储钠管,其特征在于:所述芯管(1)的顶部设有芯环(11)。
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