CN103198982B - 用于钠硫电池模块专用熔断器的无机胶凝剂及制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了储能领域的用于钠硫电池模块专用熔断器的无机胶凝剂，包括一个装有熔断体的砂芯，所述砂芯是由粒径小于等于400目的石英砂粘结而成的，所述砂芯的轴向两端设有粘结剂涂层，所述的粘结剂涂层中含有无机硅氧化合物。其技术效果是：无机胶凝剂具有良好的冷凝性能，在150℃以下就可冷凝，同时该无机胶凝剂在冷凝后具有良好的高温性能，能承受1000℃的高温，保证在钠硫电池模块正常工作的温度下，无机胶凝剂的密封不失效。本发明公开了储能领域的用于钠硫电池模块专用熔断器的无机胶凝剂的制备工艺。
Description
技术领域
本发明涉及储能领域的用于钠硫电池模块专用熔断器的无机胶凝剂及其制备工艺。
背景技术
无机胶凝剂在对钠硫电池模块专用熔断器起到密封作用，防止熔断器内的熔断体与外界腐蚀性硫蒸汽或多硫化钠蒸汽直接接触，延长熔断器的使用寿命。由于钠硫电池模块专用熔断器的熔断体材料有较高的温度敏感性，因此必须保证无机胶凝剂具有良好的冷凝性能，在150℃以下就可冷凝，无机胶凝剂在冷凝后必须具有良好的高温性能，能承受1000℃的高温，保证在钠硫电池正常工作的温度下，无机胶凝剂的密封不失效。但是目前这样的胶凝剂还很少有报道。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供用于钠硫电池模块专用熔断器的无机胶凝剂，其能在150℃以下冷凝成固体，冷凝后，该无机胶凝剂能承受1000℃的高温，保证在钠硫电池模块正常工作的温度下密封不失效。相应地，本发明还提供了用于钠硫电池模块专用熔断器的无机胶凝剂制备工艺。
实现上述目的的一种技术方案是：用于钠硫电池模块专用熔断器的无机胶凝剂，包括一个装有熔断体的砂芯，所述砂芯是由粒径小于等于400目的石英砂粘结而成的，所述的砂芯的轴向两端设有粘结剂涂层，所述的粘结剂涂层中含有无机硅氧化合物。
进一步的，所述的粘结剂涂层中含有硅粉。
进一步的，所述的粘结剂涂层中含有硅酸钠。
本发明提供的另外一种技术方案是：用于钠硫电池模块专用熔断器的无机胶凝剂的制备工艺，包括下列步骤：
砂芯成型步骤：将粒径小于等于400目的石英砂填入装有熔断体的熔断器的壳体中，加入适量的无水乙醇并振动将所述壳体，将所述壳体内的石英砂摇匀并压制密实，再对所述壳体进行加热，除去所述壳体内的无水乙醇，得到位于所述壳体内的砂芯；
无机胶凝剂形成步骤：配制粘结剂溶液，并将所述砂芯和所述壳体一起浸入所述粘结剂溶液中，使所述粘结剂溶液渗入所述砂芯的内部，并粘附在所述砂芯的轴向两端，将所述砂芯和所述壳体一起进行干燥，去除所述粘结剂溶液中的溶剂，在所述砂芯的轴向两端形成粘结剂涂层，所述粘结剂涂层中含有无机硅氧化合物。
进一步的，砂芯成型步骤中无水乙醇的用量为石英砂质量的5%～8%。
进一步的，无机胶凝剂形成步骤中所配制的粘结剂溶液为：由粒径小于等于1000目的硅粉和无水乙醇在室温下配制成的硅粉/无水乙醇饱和溶液。
进一步的，无机胶凝剂形成步骤中所配制的粘结剂溶液为质量百分比浓度为3～8wt.%的硅酸钠水溶液。
采用了本发明的用于钠硫电池模块专用熔断器的无机胶凝剂技术方案，即在粘结成型的砂芯的轴向两端设置粘结剂涂层，并且该粘结剂涂层中含有无机硅氧化合物的技术方案。其技术效果是：无机胶凝剂具有良好的冷凝性能，在150℃以下就可冷凝，同时无机胶凝剂在冷凝后具有良好的高温性能，能承受1000℃的高温，保证在钠硫电池模块正常工作的温度下，无机胶凝剂的密封不失效。本发明的无机胶凝剂是用石英砂在装有熔断体的熔断器的壳体内制成砂芯后，再将成型的砂芯和壳体浸入到含有无机硅氧化合物的粘结剂溶液中，使粘结剂溶液渗入所述砂芯的内部，并粘附在所述砂芯的轴向两端，再将粘结剂溶液的溶剂从所述壳体内除去，使粘附在所述砂芯轴向两端粘附的粘结剂溶液冷凝为粘结剂涂层。
附图说明
图1为本发明的用于钠硫电池模块专用熔断器的无机胶凝剂的结构示意图。
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：
请参阅图1，本发明的用于钠硫电池模块专用熔断器的无机胶凝剂的作用在于将位于钠硫电池模块专用熔断器内的熔断体10与钠硫电池模块专用熔断器的壳体20固定在一起，同时保护熔断器的壳体20内的熔断体10不受硫蒸汽或多硫化钠蒸汽的腐蚀。
本发明的用于钠硫电池模块专用熔断器的无机胶凝剂是由砂芯1和粘附在砂芯1轴向两端的粘结剂涂层2组成的。
砂芯1是由粒径小于等于400目的石英砂粘结而成的。粘结剂涂层2中含有无机硅氧化合物。由于无机硅氧化合物和石英砂之间能形成硅氧键，使粘结剂涂层2牢牢粘附在砂芯1的轴向两端，。保证位于熔断器的壳体20内的熔断体10不受硫蒸汽或多硫化钠蒸汽的腐蚀。而制备砂芯1的石英砂粒径必须小于等于400目，是为了减小石英砂之间的间隙，降低砂芯1的孔隙率，提高砂芯1的致密性，保证熔断器的壳体20内的熔断体10不受硫蒸汽或多硫化钠蒸汽的腐蚀。
本发明中通过含有无机硅氧化合物的粘结剂溶液冷凝成为粘结剂涂层2，其原因在于一方面，含有无机硅氧化合物的粘结剂溶液具有良好的冷凝性能，在150℃即可冷凝。另外一方面，含有无机硅氧化合物的粘结剂溶液冷凝后，由于粘结剂涂层2与砂芯1中石英砂之间形成的硅氧键，以及粘结剂涂层2中硅氧键的作用，使无机胶凝剂在冷凝后具有良好的高温稳定性能，能耐1000℃以上的高温。在钠硫电池模块正常运行的温度，粘结剂涂层2不会出现密封失效的问题。含有无机硅氧化合物的粘结剂溶液同时填充进入砂芯1中石英砂之间的间隙，降低砂芯1的孔隙率，提高砂芯1的致密性和力学强度。
下面，通过具体实施例，对本发明的技术方案进行进一步说明：
实施例1
砂芯成型步骤：将粒径小于等于400目的石英砂填入装有熔断体10的熔断器的壳体20中，加入适量的无水乙醇，并振动壳体20，将壳体20内的石英砂摇匀并压制密实，然后，在煤气灯或者酒精灯下对壳体20进行加热，除去壳体20内的无水乙醇。使得壳体20内的石英砂粘结成型为砂芯1。砂芯成型过程中加入无水乙醇与石英砂质量的5%～8%。
无机胶凝剂形成步骤：选用粒径小于等于1000目的硅粉作为粘结剂，硅粉属于一种无定型的二氧化硅。将粒径小于等于1000目的硅粉，加入无水乙醇充分溶解，在室温下配制硅粉/无水乙醇饱和溶液作为粘结剂溶液。将熔断器的外壳20和砂芯1一起浸入硅粉/无水乙醇饱和溶液中浸泡5秒钟后取出。由于壳体20的轴向两端是开口的，因此硅粉/无水乙醇饱和溶液从砂芯1的轴向两端渗入砂芯1的内部并粘附在砂芯1轴向两端的端面上。然后，将装有砂芯1的壳体20放入温度为80℃的烘箱内快速干燥1小时。粘附在砂芯1轴向两端的端面上的硅粉/无水乙醇饱和溶液，冷凝成为粘结涂层2。室温的一般温度范围为18℃～25℃。对装有砂芯1的壳体20进行干燥的温度应大于溶剂无水乙醇的沸点2至10℃。
渗入砂芯1内的硅粉/无水乙醇饱和溶液干燥后，硅粉作为增强剂，通过硅粉与石英砂之间形成的硅氧键的增强砂芯1内的石英砂之间的粘结强度，保证砂芯1的力学强度。同时，渗入砂芯1内的硅粉/无水乙醇饱和溶液干燥后，硅粉作为填充剂，填充进入砂芯1内石英砂之间的间隙，降低砂芯1的孔隙率，提高砂芯1的致密性。防止熔断体10与外界腐蚀性硫蒸汽或多硫化钠蒸汽直接接触，进一步延长熔断器的使用寿命。
选用粒径小于等于1000目的的目的在于：硅粉的粒径越小，越有利于其在无水乙醇中的溶解。
实施例2
砂芯成型步骤：将粒径小于等于400目的石英砂填入装有熔断体10的熔断器的壳体20中，加入适量的无水乙醇，并振动壳体20，将壳体20内的石英砂摇匀并压制密实，然后，在煤气灯或者酒精灯下对壳体20进行加热，除去壳体20内的无水乙醇。使得壳体20内的石英砂粘结成型为砂芯1。砂芯成型过程中加入无水乙醇与石英砂质量的5%～8%。
无机胶凝剂形成步骤：选用硅酸钠作为粘结剂，将硅酸钠加入去离子水充分溶解，配制硅酸钠水溶液作为粘结剂溶液。硅酸钠水溶液的质量百分比浓度为3～8wt.%。将熔断器的外壳20和砂芯1一起浸入硅酸钠水溶液中浸泡5秒钟后取出。由于壳体20的轴向两端是开口的，因此硅酸钠水溶液从砂芯1的轴向两端渗入砂芯1的内部并粘附在砂芯1轴向两端的端面上。然后，将装有砂芯1的壳体20放入温度为105℃～120℃的烘箱内快速干燥1小时。粘附在砂芯1轴向两端的端面上的硅酸钠水溶液，冷凝成为粘结涂层2。
渗入砂芯1内的硅酸钠水溶液中干燥后，硅酸钠作为增强剂，通过硅酸钠与石英砂之间形成的硅氧键的增强砂芯1内的石英砂之间的粘结强度，保证砂芯1的力学强度。同时，渗入砂芯1内的硅酸钠水溶液干燥后，硅酸钠作为填充剂，填充进入砂芯1内石英砂之间的间隙，降低砂芯1的孔隙率，提高砂芯1的致密性。防止熔断体10与外界腐蚀性硫蒸汽或多硫化钠蒸汽直接接触，进一步延长熔断器的使用寿命。
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。
Claims (4)
1.用于钠硫电池模块专用熔断器的无机胶凝剂的制备工艺，包括下列步骤：
砂芯成型步骤：将粒径小于等于400目的石英砂填入装有熔断体(10)的熔断器的壳体(20)中，加入适量的无水乙醇并振动所述壳体(20)，将所述壳体(20)内的石英砂摇匀并压制密实，再对所述壳体(20)进行加热，除去所述壳体(20)内的无水乙醇，得到位于所述壳体(20)内的砂芯(1)；
无机胶凝剂形成步骤：配制粘结剂溶液，并将所述砂芯(1)和所述壳体(20)一起浸入所述粘结剂溶液中，使所述粘结剂溶液渗入所述砂芯(1)的内部，并粘附在所述砂芯(1)的轴向两端，将所述砂芯(1)和所述壳体(20)一起进行干燥，去除所述粘结剂溶液中的溶剂，在所述砂芯(1)的轴向两端形成粘结剂涂层(2)，所述粘结剂涂层(2)中含有无机硅氧化合物。
2.根据权利要求1所述的用于钠硫电池模块专用熔断器的无机胶凝剂的制备工艺，其特征在于：砂芯成型步骤中无水乙醇的用量为石英砂质量的5％～8％。
3.根据权利要求1或2所述的用于钠硫电池模块专用熔断器的无机胶凝剂的制备工艺，其特征在于：无机胶凝剂形成步骤中所配制的粘结剂溶液为：由粒径小于等于1000目的硅粉和无水乙醇在室温下配制成的硅粉/无水乙醇饱和溶液。
4.根据权利要求1或2所述的用于钠硫电池模块专用熔断器的无机胶凝剂的制备工艺，其特征在于：无机胶凝剂形成步骤中所配制的粘结剂溶液为质量百分比浓度为3～8wt.％的硅酸钠水溶液。
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