專利名稱：一種大功率鈉硫動(dòng)力電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新的電能源裝置，是一種可循環(huán)充電使用的 電池，在真空條件下制作而成，尤其是大功率鈉硫動(dòng)力電池，它區(qū)別 于原"鈉硫電池"。本電池可作為火車、船舶、軍艦、潛艇的動(dòng)力能源， 來(lái)取代對(duì)石油資源的依賴，且不排放任何物質(zhì)，也可與電力聯(lián)網(wǎng)作為 城市照明供電，尤其適合地下采礦業(yè)和取代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，在行業(yè)內(nèi)公知鈉硫電池能量大、體積小，使用壽命長(zhǎng)，充 電時(shí)間短，其原因是它的活性物質(zhì)不是鉛(Pb)和二氧化鉛(Pb02)，而是化學(xué)物質(zhì)金屬鈉(Na)和硫(S)，電解質(zhì)也不是硫酸水溶液，而是多鋁 酸鈉導(dǎo)電陶瓷，分子式為化20-八1203，貝特三氧化二鋁((3"-Al203) 陶瓷電解質(zhì)將鈉與硫隔開(kāi)，構(gòu)成電池的正、負(fù)極，形成電化學(xué)回路。 電池在使用過(guò)程中，也需要充電，但不完全依賴于蓄電，而是靠電子 轉(zhuǎn)移再生能量，因此一次性充電時(shí)間只須幾十分鐘，可連續(xù)充電近二 萬(wàn)次，也就是在十年以上的使用壽命。電池經(jīng)熱反應(yīng)后的理論能量為 780瓦時(shí)公斤，在同等容量下這是鉛酸電池的十倍以上，但是原"鈉 硫電池"存在如下三個(gè)方面的缺陷，也是致命的。(l)電池放電時(shí)，負(fù)極倉(cāng)中的鈉離子大量涌出，使鈉的液位下降， 液面以上完全處在無(wú)液狀態(tài)，使電解質(zhì)的離子半徑有效率全部停止工 作，使電池總能量隨鈉液下降而減弱。 (2) 石墨碳粘電極棒的提前退化電池的活性物質(zhì)——硫是絕緣 體，當(dāng)硫原子浸入石墨微孔時(shí)，增大了電極棒的電阻，使其導(dǎo)電功能 退化，而電池提前報(bào)廢。(3) 電解質(zhì)——導(dǎo)電陶瓷中的鈣(Ca)，以及微氣孔也是絕緣體，當(dāng) 電池的熱反應(yīng)溫度上升到一定值，鈣游離出來(lái)阻礙電解質(zhì)的離子半 徑，鈉離子無(wú)法穿透陶瓷壁，電池能量迅速下降而報(bào)廢。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種大功率鈉硫動(dòng)力電池，它解決上述三方面的 技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種大功率鈉硫動(dòng)力電池，其中，所述動(dòng)力電池為單體組合式， 外觀呈長(zhǎng)方形塊狀體，包括在外殼中為正極活性物質(zhì)硫的反應(yīng)瓶、導(dǎo) 電陶瓷電解質(zhì)、負(fù)極活性物質(zhì)鈉的反應(yīng)瓶、和兩只電極棒；兩只電極 棒伸出殼外，構(gòu)成電池正負(fù)極接線柱。根據(jù)本實(shí)用新型，其中，單體組合式外觀呈長(zhǎng)方形塊狀體。根據(jù)本實(shí)用新型，其中，所述外殼由高分子聚合物碳化纖維合成。根據(jù)本實(shí)用新型，其中，所述電池正極活性物質(zhì)硫反應(yīng)瓶呈圓柱 體瓶形，上端設(shè)有多硫化鈉緩沖倉(cāng)，材料為特種不銹鋼Fe-Cr72M02Ti。根據(jù)本實(shí)用新型，其中，所述電池電解質(zhì)呈圓柱體瓶形，材料是 多鋁酸鈉，分子式Na-(3"-A1203 。根據(jù)本實(shí)用新型，其中，所述負(fù)極活性物質(zhì)反應(yīng)瓶，在原鈉硫電 池電解質(zhì)陶瓷內(nèi)部新增設(shè)的構(gòu)件為園柱體瓶形，下設(shè)噴孔，材料為特 種不銹鋼Fe-Cr72Mo2Ti。根據(jù)本實(shí)用新型，其中，所述兩只電極棒材料是采用核反應(yīng)堆燃 燒棒的特種鋯金屬Zr。
如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型經(jīng)過(guò)對(duì)材料的更換和三步法的工 藝改進(jìn)，可提供一種大功率鈉硫動(dòng)力電池，其使用壽命比原來(lái)可提高 一倍以上，接近二萬(wàn)次連續(xù)充電，且終生不用維修。由于它的功率不 再減弱，便可作為火車、船舶、軍艦、潛艇的源動(dòng)力，及與電力聯(lián)網(wǎng) 作為城市照明用，以大功率塊狀，小功率單體組合式可用于城市交通 車輛，以取代其發(fā)動(dòng)機(jī)，不再依賴石油資源為燃料。


圖1為本實(shí)用新型電池單體縱剖面整體結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本實(shí)用新型總體結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖標(biāo)記說(shuō)明電池硫的反應(yīng)瓶2，導(dǎo)電陶瓷電解質(zhì)3，鈉反應(yīng)瓶4，電極棒5。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，圖標(biāo)4是原"鈉硫電池"中新增的一個(gè)鈉反應(yīng)瓶，其 特征是圓柱體瓶形，下設(shè)放射噴孔，瓶中鈉液受鈉氣壓的因素，鈉液 由底部孔中噴出浸漫陶瓷壁。瓶中的鈉液即是下降85%以上，陶瓷壁 始終保持厚達(dá)數(shù)毫米的鈉液，它解決了因鈉液下降而能量減弱的現(xiàn) 象。如圖1所示，圖標(biāo)5是電池的電極棒，現(xiàn)已改用鋯金屬(Zr)， 可隨電池終生壽命而不退化。如圖1所示，圖標(biāo)3為導(dǎo)電陶瓷電解質(zhì)，為瓶型圓柱狀，材料是 貝特三氧化二鋁(P"-AL203)，其制作工藝是取經(jīng)加工后平均粒度 為0.4pm的P"-AL203粉，以無(wú)水乙醇為介質(zhì)經(jīng)球磨，制成酒泥漿， 經(jīng)噴霧干燥制粒，在125(TC條件下預(yù)燒，此為第一步。再制成粉料
于模中，以195—200mPa壓力下靜壓成形放入匣缽中，外經(jīng)封固入 爐，經(jīng)1450—1590。C煅燒，為第二步。待爐溫自冷，取出成品件， 以350。C回火24小時(shí)后取出制光，此為第三歩。此預(yù)燒三步合成法， 暫稱"三步法"可消除電池導(dǎo)電陶瓷中微氣孔和鈣的無(wú)效成份。本實(shí)用新型提供了一種大功率鈉硫動(dòng)力電池，其使用壽命比原來(lái) 可提高一倍以上，接近二萬(wàn)次連續(xù)充電，且終生不用維修。由于它的 功率不再減弱，便可作為火車、船舶、軍艦、潛艇的源動(dòng)力，及與電 力聯(lián)網(wǎng)作為城巿照明用，以大功率塊狀，小功率單體組合式可用于城 市交通車輛，以取代其發(fā)動(dòng)機(jī)，不再依賴石油資源為燃料。
權(quán)利要求1、 一種大功率鈉硫動(dòng)力電池，其特征在于，所述動(dòng)力電池為單 體組合式，外觀呈長(zhǎng)方形塊狀體，包括在外殼中為正極活性物質(zhì)硫的反應(yīng)瓶、導(dǎo)電陶瓷電解質(zhì)、負(fù)極活性物質(zhì)鈉的反應(yīng)瓶、和兩只電極棒; 兩只電極棒伸出殼外，構(gòu)成電池正負(fù)極接線柱。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率鈉硫動(dòng)力電池，其特征是單 體組合式外觀呈長(zhǎng)方形塊狀體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率鈉硫動(dòng)力電池，其特征是所述外殼由高分子聚合物碳化纖維合成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率鈉硫動(dòng)力電池，其特征是所 述電池正極活性物質(zhì)硫反應(yīng)瓶呈圓柱體瓶形，上端設(shè)有多硫化鈉緩沖倉(cāng)，材料為特種不銹鋼Fe-Cr72Mo2Ti。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率鈉硫動(dòng)力電池，其特征是所述導(dǎo)電陶瓷電解質(zhì)呈圓柱體瓶形，材料是多鋁酸鈉，其分子式為Na-(3"-Al203。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率鈉硫動(dòng)力電池，其特征是所 述負(fù)極活性物質(zhì)反應(yīng)瓶，在原鈉硫電池電解質(zhì)陶瓷內(nèi)部新增設(shè)的構(gòu)件為圓柱體瓶形，下設(shè)噴孔，材料為特種不銹鋼Fe-Ci"72M02Ti。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率鈉硫動(dòng)力電池，其特征是所述兩只電極棒的材料是采用核反應(yīng)堆燃燒棒的特種鋯金屬Zr。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種從材料到工藝、經(jīng)過(guò)改進(jìn)的大功率鈉硫動(dòng)力電池。所述動(dòng)力電池為單體組合式，外觀呈長(zhǎng)方形塊狀體，包括在外殼中為正極活性物質(zhì)硫的反應(yīng)瓶、導(dǎo)電陶瓷電解質(zhì)、負(fù)極活性物質(zhì)鈉的反應(yīng)瓶、和兩只電極棒；兩只電極棒伸出殼外，構(gòu)成電池正負(fù)極接線柱。本實(shí)用新型的大功率鈉硫動(dòng)力電池與原“鈉硫電池”的最大區(qū)別經(jīng)改進(jìn)后，其使用壽命增長(zhǎng)一倍以上，由于能量的增大，它的適用領(lǐng)域較前者更為廣泛。
文檔編號(hào)H01M10/38GK201038266SQ200720142928
公開(kāi)日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月19日
發(fā)明者陳會(huì)林 申請(qǐng)人:陳會(huì)林;周 瓊;陳 虎