CN203932209U - 一种钠硫电池正极集流体 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了化学储能领域的一种钠硫电池正极集流体，包括外壳和正极极耳；所述外壳的外圆周还固定有一个与竖直方向平行的集流柱，所述集流柱的电阻率小于所述外壳的电阻率；所述正极极耳为固定在所述集流柱顶面上的一个块状导电体，所述正极极耳与所述外壳的外圆周之间留有间隙；所述正极极耳的顶面上设有用于固定电池连接件的固定装置。其技术效果是：其能够在有大电流通过钠硫电池时，保证钠硫电池自上而下的电流密度均匀分布，降低钠硫电池的内阻，保证钠硫电池的循环寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及化学储能领域的一种钠硫电池正极集流体。
背景技术
现有的钠硫电池，外壳多采用不锈钢或者铝、铝合金等材料。外壳作为正极活性物质硫磺以及多硫化钠的储存场所，此外，外壳的外圆周上焊接了正极极耳，因此外壳还兼做正极集流体。如采用不锈钢作为外壳材料，由于不锈钢的电阻率较高，约是铝的30倍，大电流通过钠硫电池时，钠硫电池自上而下的电流密度分布极不均匀，不仅造成钠硫电池的内阻增加，而且影响钠硫电池的循环寿命。钠硫电池若采用铝或铝合金作为外壳，一方面力学性能差，另外一方面，其熔点偏低，影响钠硫电池的正常使用。
实用新型内容
本实用新型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集流体，其能够在有大电流通过钠硫电池时，保证钠硫电池自上而下的电流密度均匀分布，降低钠硫电池的内阻，保证钠硫电池的循环寿命。
实现上述目的的一种技术方案是：一种钠硫电池正极集流体，包括外壳和正极极耳；
所述外壳的外圆周固定有一个与竖直方向平行的集流柱，所述集流柱的电阻率小于所述外壳的电阻率；
所述正极极耳为固定在所述集流柱顶面上的一个块状导电体，所述正极极耳与所述外壳的外圆周之间留有间隙；
所述正极极耳的顶面上设有用于固定电池连接件的固定装置。
进一步的，所述集流柱是通过点焊焊接与所述外壳的外圆周固定的。
再进一步的，所述集流柱与所述外壳的外圆周之间，任意两个相邻的点焊焊接点之间的距离为10mm。
再进一步的，所述点焊焊接的工艺为激光焊或者氩弧焊。
进一步的，所述固定装置由位于所述正极极耳顶面上的下沉式内螺纹，以及与所述下沉式内螺纹相配的螺栓组成。
进一步的，所述外壳由奥氏体不锈钢制成，所述集流柱为一根镍棒或者镍合金棒。
进一步的，所述正极极耳为铝金属块和铝合金金属块。
进一步的，所述正极极耳与所述集流柱之间通过冷压焊接固定。
再进一步的，所述正极极耳的底面分为位于靠近所述外壳一侧的水平的焊接面和远离所述外壳一侧的坡面，所述焊接面与所述集流柱的顶面通过冷压焊接固定，所述坡面与所述焊接面之间呈钝角。
进一步的，所述正极极耳的顶面高于所述外壳的顶面。
采用了本实用新型的一种钠硫电池正极集流体的技术方案，即在外壳的外圆周固定有一个与竖直方向平行的集流柱，所述集流柱的电阻率小于所述外壳的电阻率；所述正极极耳为固定在所述集流柱顶面上的一个块状导电体，所述正极极耳与所述外壳的外圆周之间留有间隙的技术方案。其技术效果是：其能够在有大电流通过钠硫电池时，保证钠硫电池自上而下的电流密度均匀分布，降低钠硫电池的内阻，保证钠硫电池的循环寿命。
附图说明
图1为装有本实用新型的一种钠硫电池正极集流体的钠硫电池的结构示意图。
图2为图1中A部分的放大示意图。
具体实施方式
请参阅图1至2，本实用新型的发明人为了能更好地对本实用新型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，钠硫电池包括从外向内依次套接的外壳1、固体电解质陶瓷管4和储钠管5。外壳1的底部设有底部密封盖11。钠硫电池的正极反应材料，硫或多硫化钠一般填充在位于外壳1和固体电解质陶瓷管4径向之间的正极室a的石墨毡(图1中为显示)中，正极室a通过位于固体电解质陶瓷管4顶面的绝缘环12和位于绝缘环12与外壳1径向之间的正极密封环13封闭。储钠管5的顶部通过顶部密封盖6封闭。固体电解质陶瓷管4和储钠管5径向之间形成负极室b，负极室b通过负极密封盖6和位于绝缘环12顶面的负极密封环14封闭。
钠硫电池上一般设有正极集流体和负极集流体。任意一个钠硫电池的正极集流体均可通过电池连接件9，比如导线、连接排等，连接相邻钠硫电池的负极集流体，从而将若干个钠硫电池连接成为钠硫电池组。
请参阅图2，本实用新型的一种钠硫电池正极集流体，包括外壳1、集流柱2和正极极耳3。其中外壳1采用耐腐蚀的奥氏体不锈钢，以满足钠硫电池长期使用的需要。
集流柱2以点焊焊接的方式，沿着竖直方向，固定在外壳1的外圆周上。点焊焊接的焊接工艺可采用激光焊接、氩弧焊等，以保证集流柱2与外壳1之间的导电性。集流柱2的电阻率小于外壳1的电阻率。当然，外壳1和集流柱2也可通过除点焊焊接以外的其它方式固定，但前提条件是必须保证外壳1与集流柱2之间的导电性。
正极极耳3为一块状导电体，固定在集流柱2的顶面上。本实施例中，正极极耳3与集流柱2之间通过过冷压焊接固定。当然，正极极耳3与集流柱2也可以通过其它方式固定，但前提条件是必须保证正极极耳3与集流柱2之间的导电性。同时，正极极耳3与外壳1之间是绝缘的，即正极极耳3与外壳1之间不能直接导电，而只能通过集流柱2实现导电。本实施例中，正极极耳3与外壳1之间的绝缘方法为：正极极耳3与外壳1之间是分离的，即正极极耳3与外壳1的外圆周之间留有间隙。正极极耳3与集流柱2之间通过过冷压焊接固定的目的在于：保证正极极耳3只与集流柱2固定的同时,正极极耳3与外壳1之间产生足够的间隙。
通过在外壳1的外圆周上固定竖直方向的集流柱2，在集流柱2的顶面上固定正极极耳3，并使正极极耳3与外壳1之间绝缘。这样，能够在大电流通过钠硫电池时，都必须通过集流柱2，而不是直接流经外壳1，本实用新型的一种钠硫电池正极集流体中，起到集流作用的是集流柱2而不是外壳1。因此大电流主要在集流柱2上而不在外壳1上。由于集流柱2的电阻率小于外壳1的电阻率，钠硫电池的电流通过能力增强，因此可以保证钠硫电池内部，自上而下的电流密度均匀分布，降低钠硫电池的内阻，保证钠硫电池的循环寿命。
正极极耳3的顶面上，设有用于将电池连接件9固定在正极极耳3顶面上的固定装置。本实施例中，固定装置由位于正极极耳3顶面上的下沉式内螺纹31，以及与下沉式内螺纹31相配的螺栓32组成。电池连接件9通过螺栓32和下沉式内螺纹31，固定在正极极耳3的顶面上，并与正极极耳3的顶面，以及螺栓32的外圆周形成面接触，以使正极极耳3和电池连接件9之间能够导电。下沉式内螺纹31的直径优选直径10mm，内螺纹31的直径小于10mm，电池连接件9与正极极耳3之间的连接强度不够，电池连接件9与正极极耳3，以及螺栓32之间的接触面积小，接触电阻大，直径大于10mm，电池连接件9与正极极耳3之间的连接强度过大，影响单体钠硫电池封接强度，比如正极极耳3与集流柱2之间的连接强度，以及集流柱2与外壳1之间的连接强度。
本实施例中，为了防止钠硫电池短路，正极极耳3的顶面高于外壳1的顶面。
本实施例中，集流柱3采用的是直径为1mm的镍棒或者镍合金棒，采用镍棒或者镍合金棒的原因一方面在于：镍棒或者镍合金棒的电阻率小于奥氏体不锈钢的电阻率，便于集流柱2的集流，另外一方面，镍棒或者镍合金棒易于与奥氏体不锈钢焊接并固定。采用直径为1mm的镍棒或者镍合金棒，原因在于：镍棒或者镍合金棒直径过小，将造成钠硫电池内阻的升高，镍棒或者镍合金棒直径过大，造成制造成本上升以及浪费。当然，镍棒或者镍合金棒的截面形状也可以是其他形状，比如矩形等。
本实施例中，集流柱2与外壳1的外圆周之间，任意两个相邻的点焊焊接的焊接点之间的间距为10mm。这样设计的目的在于：任意两个相邻的点焊焊接的焊接点之间的间距过大，集流柱2与外壳1之间的连接强度不够，集流柱2易与正极极耳3分离；反之，可能造成焊接时热影响区域增加。
正极极耳3采用铝合金材质，尤其可选用硬度高，耐高温的铜铝合金，选用铜铝合金的目的在于:铜铝合金强度高，可以防止正极极耳3在使用过程中断裂，同时，铜铝合金的导电性好，可以保证大电流的过流，从而保证钠硫电池内部，自上而下的电流密度均匀分布。
同时，正极极耳3的底面分为位于靠近外壳1一侧的水平的焊接面33和远离外壳1一侧的向上倾斜的坡面34，焊接面33用于与集流柱2的顶面进行冷压焊接，坡面34与焊接面33之间呈钝角。这样设计的目的在于：保证正极极耳3与集流柱2的顶面焊接后，重心保持稳定，从而防止正极极耳3从集流柱2的顶面脱落。
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实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
Claims (10)
1.一种钠硫电池正极集流体，包括外壳和正极极耳，其特征在于：
所述外壳的外圆周固定有一个与竖直方向平行的集流柱，所述集流柱的电阻率小于所述外壳的电阻率；
所述正极极耳为固定在所述集流柱顶面上的一个块状导电体，所述正极极耳与所述外壳的外圆周之间留有间隙；
所述正极极耳的顶面上设有用于固定电池连接件的固定装置。
2.根据权利要求1所述的一种钠硫电池正极集流体，其特征在于：所述集流柱是通过点焊焊接与所述外壳的外圆周固定的。
3.根据权利要求2所述的一种钠硫电池正极集流体，其特征在于：所述集流柱与所述外壳的外圆周之间，任意两个相邻的点焊焊接点之间的距离为10mm。
4.根据权利要求2所述的一种钠硫电池正极集流体，其特征在于：所述点焊焊接的工艺为激光焊或者氩弧焊。
5.根据权利要求1所述的一种钠硫电池正极集流体，其特征在于：所述固定装置由位于所述正极极耳顶面上的下沉式内螺纹，以及与所述下沉式内螺纹相配的螺栓组成。
6.根据权利要求1所述的一种钠硫电池正极集流体，其特征在于：所述外壳是奥氏体不锈钢制成，所述集流柱为一根镍棒或者镍合金棒。
7.根据权利要求1所述的一种钠硫电池正极集流体，其特征在于：所述正极极耳为铝金属块和铝合金金属块。
8.根据权利要求1所述的一种钠硫电池正极集流体，其特征在于：所述正极极耳与所述集流柱之间通过冷压焊接固定。
9.根据权利要求8所述的一种钠硫电池正极集流体，其特征在于：所述正极极耳的底面分为位于靠近所述外壳一侧的水平的焊接面和远离所述外壳一侧的，向上倾斜的坡面，所述焊接面与所述集流柱的顶面通过冷压焊接固定，所述坡面与所述焊接面之间呈钝角。
10.根据权利要求1所述的一种钠硫电池正极集流体，其特征在于：所述正极极耳的顶面高于所述外壳的顶面。
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