[发明专利]一种钠硫电池正极密封结构

说明书

技术领域

本发明涉及化学储能领域的一种钠硫电池正极密封结构。

背景技术

钠硫电池的关键材料是β”-Al₂O₃制成的电解质陶瓷管，电池安全性能在很大程度上取决于电解质陶瓷管的力学性能。一旦电解质陶瓷管有微裂纹或者破裂，钠和硫直接接触发生剧烈反应，温度最高可达2000℃。钠硫电池的安全性主要有两个方面，其中一个为电池升降温安全性能，电池模块不可避免的要进行定期维护等工作，电池降温时，尤其是温度降至280℃之下时，钠硫电池正极室内的多硫化钠凝固，电解质陶瓷管底部收到较大压应力，如果压应力得到不释放，容易导致电解质陶瓷管的管口部和底部破裂，造成钠和硫磺直接发生反应，危害性较大。

如图1所示，现有的钠硫电池中，电解质陶瓷管100的顶面上固定有一个径向向外突出的陶瓷绝缘环1，陶瓷绝缘环1与电解质陶瓷管100是通过热压焊固定的。陶瓷绝缘环1的顶面与钠硫电池的负极密封盖300之间通过负极密封环5连接，负极密封环5的底部设有一个径向向外突出的凸缘52，凸缘52的底面与陶瓷绝缘环1的顶面通过热压焊固定，从而将钠硫电池的负极室310封闭。而陶瓷绝缘环1与钠硫电池的外壳200的径向之间设有正极密封环7，正极密封环7与陶瓷绝缘环1之间通过热压焊固定，正极密封环7与外壳200的内侧面之间通过焊接固定，从而将钠硫电池的正极室210封闭。

这样的设计，在钠硫电池降温过程中，电解质陶瓷管100受到的应力，传递到陶瓷绝缘环1上后，很难再通过正极密封环7和负极密封环5分散。为了分散电解质陶瓷管100受到的应力，外壳200采用了波纹管的结构。采用具有高韧性的铝合金材质时，加工出波纹管的结构是没问题的，使用不锈钢来生产钠硫电池的外壳200时，很难加工出波纹管结构，另外一方面，这样的设计也不能从根本上消除电解质陶瓷管100所受到的应力，电解质陶瓷管100的底部和管口仍旧会开裂，因此必须考虑其它方式来分散电解质陶瓷管100所受到的应力。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种钠硫电池正极密封结构，其能够在钠硫电池降温过程中，从根本上消除电解质陶瓷管所受到的应力。

实现上述目的的一种技术方案是：一种钠硫电池正极密封结构，包括电解质陶瓷管和外壳，所述电解质陶瓷管的顶面上固定有一个径向向外突出的陶瓷绝缘环；其特征在于：

其还包括L形金属环、槽形金属环和顶部金属环；

所述L形金属环分为垂直段和水平段，所述水平段的顶面与所述陶瓷绝缘环的底面固定，所述垂直段的内侧面与所述陶瓷绝缘环的外侧面固定；所述垂直段的外侧面与所述外壳的内侧面分离，所述垂直段的顶面高于所述陶瓷绝缘环的顶面；

所述槽形金属环的底面高于所述陶瓷绝缘环的顶面，所述槽形金属环上设有内圈槽壁和外圈槽壁，所述内圈槽壁高于所述外圈槽壁，所述外圈槽壁的外侧面与所述L形金属环的垂直段的内侧面固定，且所述外圈槽壁的顶面与所述L形金属环的垂直段的顶面等高；

所述顶部金属环连接所述槽形金属环的内圈槽壁的外侧面和所述外壳的内侧面，所述顶部金属环的顶面与所述槽形金属环内圈槽壁的顶面以及所述外壳的顶面等高；所述顶部金属环的顶面上设有一个环形槽。

进一步的，沿所述陶瓷绝缘环底面的外缘设有倒台阶结构，所述L形金属环的水平段的顶面与所述倒台阶结构的底面固定。

进一步的，所述外壳的内侧面的顶部设有限位台阶结构，所述顶部金属环的底面以及外侧面与该限位台阶结构固定。

再进一步的，所述L形金属环与所述陶瓷绝缘环之间通过热压焊固定，所述L形金属环与所述槽形金属环之间、所述槽形金属环与所述顶部金属环之间，以及所述顶部金属环与所述外壳之间均通过焊接固定。

更进一步的，所述L形金属环与所述陶瓷绝缘环之间通过热压焊固定，所述L形金属环与所述槽形金属环之间、所述槽形金属环与所述顶部金属环之间，以及所述顶部金属环与所述外壳之间均通过焊接固定。

更进一步的，所述L形金属环的厚度d为0.3～1mm，且所述L形金属环的垂直段的顶面高于所述陶瓷绝缘环的顶面的高度h1为4-10mm。

还要进一步的，所述槽形金属环的外圈槽壁的高度h2为1.5～2.5mm。