CN103137911B - 一种钠硫电池保护套及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了储能领域的一种钠硫电池保护套，包括通心管和粘结固定在所述通心管底部的底座，所述底座将所述通心管的底部封闭，所述通心管和所述底座都是由金云母制成的。其技术效果是：钠硫电池保护套质量轻，价格便宜，并能克服氧化铝陶瓷坩埚易因为热膨胀和相互挤压而破碎的弱点，保证了钠硫电池模块的安全运行。本发明还提供了储能领域的一种钠硫电池保护套的制备方法的技术方案，即先由金云母纸，通过制坯步骤和高温胶连步骤制备通心管，再通过装配步骤将所述通心管的底部与底座粘结固定，使所述通心管的底部封闭。

Description

一种钠硫电池保护套及其制备方法

技术领域

本发明涉及储能领域的一种钠硫电池保护套及其制备方法。

背景技术

钠硫电池是一种高温固体电解质蓄电池，正极活性物质是硫，负极活性物质是钠，用传导钠离子的陶瓷作电解质兼隔膜，钠硫电池密封在一个不锈钢管内，工作温度为300-350℃。将若干个钠硫电池通过特定的串并联方式放入专用保温箱内组成钠硫电池模块。钠硫电池在运行状态下其正负极均为液态并具有较高的内压，现有的不锈钢外壳焊接工艺很难保证钠硫电池在高内压状态下不发生泄漏，而钠硫电池发生泄漏后首先将腐蚀模块内各钠硫电池间的连接线，增加钠硫电池模块的内阻；其次，泄漏物具有导电性，可能导致泄漏的钠硫电池附近的钠硫电池发生短路，造成局部温度激增，引发事故。因此，在现有的焊接工艺条件下，如何提高钠硫电池模块的安全性尤为关键，即如何保证单个钠硫电池发生泄漏时危害不扩散。现有的解决方法是将钠硫电池置于氧化铝陶瓷坩埚内，但为了提高钠硫电池模块的体积能量密度，各氧化铝坩埚间紧密接触，而氧化铝在高温下将发生膨胀，导致氧化铝坩埚在运行温度下容易发生相互挤压，丧失保护作用。此外，氧化铝坩埚重量大，降低钠硫电池模块的能量密度，价格高，增加钠硫电池模块的成本，不能大规模使用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种钠硫电池保护套，该钠硫电池保护套质量轻，价格便宜，并能克服氧化铝陶瓷坩埚易因为相互挤压而破碎的弱点。

实现上述目的的一种技术方案是：一种钠硫电池保护套，包括通心管和粘结固定在所述通心管底部的底座，所述底座将所述通心管的底部封闭，所述通心管和所述底座都是由金云母制成的。

进一步的，所述通心管包括通心管本体，所述通心管本体具有由金云母纸卷绕粘结而成的多层结构，所述底座是由金云母片制成的。

进一步的，所述的通心管本体的外圆周上粘接外筒，所述外筒是由单层金云母纸卷曲而成的。

进一步的，所述底座的顶面的圆周上设有台阶结构，所述通心管的底面以及所述通心管内圆周的底部与所述的台阶结构粘结固定。

进一步的，所述底座与所述通心管内圆周的底部通过固定销径向固定，所述的固定销也是由金云母片制成的。

实现上述目的的另一种技术方案是：一种钠硫电池保护套的制备方法，包括下列步骤：

制坯步骤：将金云母纸在粘结剂溶液中双面挂浆后，在圆柱形的滚筒模上卷绕粘结成为具有由金云母纸卷绕而成的多层结构的内坯体；

高温胶连步骤：将所述的内坯体从所述的滚筒模上脱模，并在1000～1200℃下固化24小时，固化成为通心管；

装配步骤：将所述通心管的底部与底座粘结固定,将所述通心管的底部封闭，制成熟坯，再将所述熟坯在800～900℃下固化8小时，固化成为钠硫电池保护套。

进一步的，高温胶连步骤中，先沿所述的内坯体的外圆周再粘结一圈金云母纸，形成外坯体，再将所述的内坯体和所述的外坯体一起从所述的滚筒模上脱模，然后将所述的内坯体和所述的外坯体一起在1000～1200℃下固化24小时，所述的内坯体形成通心管的通心管本体，所述的外坯体形成通心管的外筒。

进一步的，装配步骤中，沿所述底座顶面的圆周加工阶梯结构，并将所述通心管的底面以及所述通心管内圆周的底部与所述的阶梯结构粘结固定。

进一步的，装配步骤中在所述熟坯的底部钻径向盲孔，并在所述的径向盲孔中插入由金云母片制成的固定销，将所述的底座与所述的通心管径向固定。

再进一步的，装配步骤中所述的固定销与所述径向盲孔的孔壁之间通过粘结剂固定。

采用了本发明的一种钠硫电池保护套的技术方案，即包括通心管和粘结固定在所述通心管底部的底座，所述底座将所述通心管的底部封闭，所述通心管和所述底座都是由金云母制成的钠硫电池保护套的技术方案。其技术效果是：钠硫电池保护套质量轻，价格便宜，并能克服氧化铝陶瓷坩埚易因为热膨胀和相互挤压而破碎的弱点，保证了钠硫电池模块的安全运行。相应地，采用了本发明的一种钠硫电池保护套的制备方法的技术方案，即先由金云母纸，通过制坯步骤和高温胶连步骤制备通心管，再将所述通心管的底部与底座粘结固定，使所述通心管的底部封闭的技术方案。其得到的钠硫电池保护套，质量轻，价格便宜，并能克服氧化铝陶瓷坩埚易因为热膨胀和相互挤压而破碎的弱点，保证了钠硫电池模块的安全运行。

附图说明

图1为本发明的一种钠硫电池保护套的主视图

图2为本发明的一种钠硫电池保护套中底座的主视图。

图3为图1中A部分的放大示意图。

图4为本发明的一种钠硫电池保护套中底座的俯视图。

具体实施方式

请参阅图1至图4，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1至图4，本发明的一种钠硫电池保护套，包括通心管1和底座2，通心管1的底部与底座2粘结固定，将通心管1的底部封闭。

本发明中，通心管1和底座2都是由金云母制成的。具体地说，通心管1是由金云母纸制成的，底座2是由金云母片制成的。请参阅图4，通心管1包括通心管本体11和粘接在通心管本体11外圆周上的外筒12，外筒12是由单层金云母纸卷曲成的，通心管本体1具有由金云母纸卷绕粘结而成的多层结构。所述多层结构中的层与层之间，以及通心管本体1与外筒12之间均通过粘结剂的粘结固定，本实施例中所选用的粘结剂为有机硅粘结剂。

本实施例中，外筒12的作用在于：防止在制备通心管1的过程中，通心管本体11的所述多层结构中，发生层与层之间的分离，使通心管本体11的结构变得松散，以保证通心管1的力学强度。

通心管1，其内径应比钠硫电池的外径大1～1.5mm，以方便钠硫电池的安装和拆卸。

底座2是由金云母片制成的，底座2设有位于底座2顶面的圆周上的阶梯结构，通心管1的底面以及通心管1内圆周的底部通过粘结剂与所述的阶梯结构粘结固定，使通心管1的底部与底座2固定。设置所述阶梯结构的目的在于：保证通心管1与底座2的准确定位。将通心管1的底面以及通心管1内圆周的底部与所述阶梯结构粘结固定的粘结剂也为有机硅粘结剂。

同时，通心管1和底座2的底部还通过固定销3径向固定，并且固定销3与通心管1，以及固定销3与通心管1之间通过粘结剂粘结固定，以防止固定销3的脱落。该粘结剂也为有机硅粘结剂。通心管1和底座2的底部还通过固定销3径向固定的目的在于提高钠硫电池保护套底部的密封性，防止从钠硫电池内泄漏的物质再从钠硫电池保护套底部进一步泄漏。

本实施例中，本发明的一种钠硫电池保护套的制备方法包括下了步骤：

制坯步骤：首先按照通心管1的内径，即所述钠硫电池保护套内径的要求制作滚筒模，并将滚筒模安装在卷绕机上。金云母纸经过装有粘结剂溶液的胶料池，使金云母纸双面挂浆，即金云母纸的双面都粘附上粘结剂溶液，然后启动卷绕机，使金云母纸匀速卷绕到所述的滚筒模上，形成具有由金云母纸卷绕粘结而成的多层结构的内坯体。制坯步骤中所使用的粘结剂溶液为有机硅粘结剂溶液。

高温胶连步骤：为防止所述的内坯体在该步骤中变松散，而使最终制得的钠硫电池保护套的强度降低和变形，沿所述的内坯体的外圆周再粘结一圈单层金云母纸，形成外坯体。将所述的内坯体和所述的外坯体一起从所述的滚筒模上脱模。然后将所述的内坯体和所述的外坯体一起放入1000～1200℃的马弗炉中固化24小时，形成通心管1后出炉。所述的内坯体形成具有由金云母纸卷绕粘结而成的多层结构的通心管本体11，所述的外坯体形成外筒12。

装配步骤：通心管1出炉后切割成规定的高度。取金云母板，加工底座2和固定销3，并沿着底座2顶面的圆周，切削阶梯结构。接着在底座2的阶梯结构上涂覆一层有机硅粘结剂，并将通心管1的底面和通心管本体11内圆周的底部与所述的阶梯结构粘结固定，制得熟坯。然后用钻头，在所述熟坯的底部，沿所述熟坯的径向，打径向盲孔4，再在所述径向盲孔4的孔壁上涂覆有机硅粘结剂，并插入固定销3，使所述熟坯的底部与底座2径向固定。最后把熟坯放入1000～1200℃的马弗炉中固化8小时，制得钠硫电池保护套。

钠硫电池保护套的制备过程中使用有机硅粘结剂的原因在于：有机硅粘结剂高温性能好，有利于增加钠硫电池保护套的强度。

本发明的钠硫电池保护套作为钠硫电池模块中使用的安全防护结构，与现有的氧化铝陶瓷坩埚相比，具有质量轻，价格便宜等优点。此外，该钠硫电池保护套在高温下具有一定的柔性，克服了氧化铝陶瓷坩埚易因为相互挤压而破碎的弱点，提高了安全可靠性。

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 (9)

1.一种钠硫电池保护套，包括通心管(1)和粘结固定在所述通心管底部的底座(2)，所述底座(2)将所述通心管(1)的底部封闭，其特征在于：所述通心管(1)和所述底座(2)都是由金云母制成的,所述通心管(1)包括通心管本体(11)，所述通心管本体(11)具有由金云母纸卷绕粘结而成的多层结构，所述底座(2)是由金云母片制成的。

2.根据权利要求1所述的一种钠硫电池保护套，其特征在于：所述的通心管本体(11)的外圆周上粘接外筒(12)，所述外筒(12)是由单层金云母纸卷曲而成的。

3.根据权利要求1所述的一种钠硫电池保护套，其特征在于：所述底座(2)的顶面的圆周上设有台阶结构，所述通心管(1)的底面以及所述通心管(1)内圆周的底部与所述的台阶结构粘结固定。

4.根据权利要求1所述的一种钠硫电池保护套，其特征在于：所述底座(2)与所述通心管(1)内圆周的底部通过固定销(3)径向固定，所述的固定销(3)是由金云母片制成的。

5.一种钠硫电池保护套的制备方法，包括下列步骤：

制坯步骤：将金云母纸在粘结剂溶液中双面挂浆后，在圆柱形的滚筒模上卷绕粘结成为具有由金云母纸卷绕而成的多层结构的内坯体；

高温胶连步骤：将所述的内坯体从所述的滚筒模上脱模，并在1000～1200℃下固化24小时，固化成为通心管(1)；

装配步骤：将所述通心管(1)的底部与底座(2)粘结固定,将所述通心管(1)的底部封闭，制成熟坯，再将所述熟坯在800～900℃下固化8小时，固化成为钠硫电池保护套。

6.根据权利要求5所述的一种钠硫电池保护套的制备方法，其特征在于：高温胶连步骤中，先沿所述的内坯体的外圆周再粘结一圈金云母纸，形成外坯体，再将所述的内坯体和所述的外坯体一起从所述的滚筒模上脱模，然后将所述的内坯体和所述的外坯体一起在1000～1200℃下固化24小时，所述的内坯体形成通心管(1)的通心管本体(11)，所述的外坯体形成通心管(1)的外筒(12)。

7.根据权利要求6所述的一种钠硫电池保护套的制备方法，其特征在于：装配步骤中，沿所述底座(2)顶面的圆周加工阶梯结构，并将所述通心管(1)的底面以及所述通心管(1)内圆周的底部与所述的阶梯结构粘结固定。

8.根据权利要求5或6所述的一种钠硫电池保护套的制备方法，其特征在于：装配步骤中在所述熟坯的底部钻径向盲孔(4)，并在所述的径向盲孔(4)中插入由金云母片制成的固定销(3)，将所述的底座(2)与所述的通心管(1)径向固定。

9.根据权利要求8所述的一种钠硫电池保护套的制备方法，其特征在于：装配步骤中所述的固定销(3)与所述径向盲孔(4)的孔壁之间通过粘结剂固定。