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一種鈉硫電池正極集流體的制作方法

文檔序號:11136942閱讀:786來源:國知局
一種鈉硫電池正極集流體的制造方法與工藝

本發(fā)明涉及一種鈉硫電池正極集流體。



背景技術(shù):

鈉硫電池作為最具應(yīng)用前景的儲能電池,已廣泛應(yīng)用。正極集流體作為鈉硫電池的一核心部件,在電池中起到導(dǎo)電及支撐電池的作用,由于電池運(yùn)行過程中正極熔融態(tài)的硫及多硫化鈉(Na2Sx)具有強(qiáng)的腐蝕性能,若正極集流體耐蝕性能較差,電池性能會很快衰減,因此,電池正極集流體除需要具有良好的導(dǎo)電性、機(jī)械性能外,還需要具有強(qiáng)的耐蝕性能。

現(xiàn)有的鈉硫電池正極集流體主要有兩種材料,一種是具有較好耐蝕性的不銹鋼,如SUS316L等;另一種是采用表面具有耐蝕性涂層的鋁合金材料。對于不銹鋼基鈉硫電池來說,電池制造工藝復(fù)雜,電池壽命和安全性能至今還未有規(guī)?;瘧?yīng)用先例,已具有鈉硫電池規(guī)?;瘧?yīng)用的日本NGK公司采用鋁合金作為電池集流體,鋁合金表面進(jìn)行涂層處理。然而,對于鋁合金正極集流體而言,在其表面進(jìn)行涂層處理價(jià)格昂貴,國內(nèi)尚未找到技術(shù)可靠,且可規(guī)?;a(chǎn)價(jià)格合理的供應(yīng)商。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,提供一種鈉硫電池正極集流體,可有效防止正極活性物質(zhì)的腐蝕,適用于鋁合金基鈉硫電池。

實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是:一種鈉硫電池正極集流體,包括從下至上依次同軸設(shè)置的底蓋、外殼、鋼鋁過渡環(huán)和緩沖結(jié)構(gòu)件,其中:

所述外殼呈內(nèi)部中空結(jié)構(gòu);

所述底蓋封堵在所述外殼的下端開口,且所述底蓋與所述外殼的底端通過激光焊接連接在一起;

所述鋼鋁過渡環(huán)由下部的不銹鋼環(huán)和上部的鋁合金環(huán)組成,所述不銹鋼環(huán)的頂端和鋁合金環(huán)的底端通過摩擦焊接連接在一起;

所述鋼鋁過渡環(huán)的底端與所述外殼的頂端通過激光焊接連接在一起;

所述鋼鋁過渡環(huán)的頂端與所述緩沖結(jié)構(gòu)件的底端通過激光焊接連接在一起。

上述的一種鈉硫電池正極集流體,其中,所述不銹鋼環(huán)和鋁合金環(huán)的摩擦焊接的焊縫氣密性要求漏率≤5.0*10-8Pa·m3s-1;焊接強(qiáng)度要求所述不銹鋼環(huán)和鋁合金環(huán)的結(jié)合強(qiáng)度不低于所述鋁合金環(huán)的母材強(qiáng)度;接頭抗熱性能要求經(jīng)過10次熱震測試后氣密性和強(qiáng)度不發(fā)生變化。

上述的一種鈉硫電池正極集流體,其中,所述底蓋、外殼和不銹鋼環(huán)分別由SUS316L不銹鋼材料制成;所述鋁合金環(huán)由3003鋁合金材料制成。

上述的一種鈉硫電池正極集流體,其中,所述緩沖結(jié)構(gòu)件由塑性變形材料制成。

上述的一種鈉硫電池正極集流體,其中,所述底蓋與所述外殼的激光焊接的焊接深度為焊接至焊縫坡口底部。

上述的一種鈉硫電池正極集流體,其中,所述鋼鋁過渡環(huán)與所述外殼的激光焊接的焊接深度為焊接至焊縫坡口底部。

上述的一種鈉硫電池正極集流體,其中,所述鋼鋁過渡環(huán)與所述緩沖結(jié)構(gòu)件的激光焊接的焊接深度為焊接至焊縫坡口底部。

本發(fā)明的鈉硫電池正極集流體,通過結(jié)合SUS316L不銹鋼的強(qiáng)抗腐蝕性能和鋁合金基鈉硫電池的封接特性,采用鋼鋁過渡結(jié)合的正極集流體作為新開發(fā)鋁合金基鈉硫電池的集流體,可有效解決鋁合金基鈉硫電池的集流體腐蝕問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的鈉硫電池正極集流體的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖2a為圖1中A部分的放大示意圖;

圖2b為圖1中B部分的放大示意圖;

圖2c為圖1中C部分的放大示意圖;

圖3為本發(fā)明的鈉硫電池正極集流體的鋼鋁過渡環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖4為采用本發(fā)明的鈉硫電池正極集流體的鈉硫電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案,下面結(jié)合附圖對其具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說明:

請參閱圖1至圖3,本發(fā)明的最佳實(shí)施例,一種鈉硫電池正極集流體,包括從下至上依次同軸設(shè)置的底蓋1、外殼2、鋼鋁過渡環(huán)3和緩沖結(jié)構(gòu)件4。

外殼2呈內(nèi)部中空結(jié)構(gòu);底蓋1封堵在外殼2的下端開口,且底蓋1與外殼2的底端通過激光焊接連接在一起,底蓋1與外殼2的激光焊接H1的焊接深度為焊接至焊縫坡口底部(見圖2a)。

鋼鋁過渡環(huán)3由下部的不銹鋼環(huán)32和上部的鋁合金環(huán)31組成(見圖3),不銹鋼環(huán)32的頂端和鋁合金環(huán)31的底端通過摩擦焊接連接在一起;不銹鋼環(huán)32和鋁合金環(huán)31的摩擦焊接MH1的焊縫氣密性要求漏率(He檢)≤5.0*10-8Pa·m3s-1;焊接強(qiáng)度要求不銹鋼環(huán)32和鋁合金環(huán)31的結(jié)合強(qiáng)度不低于鋁合金環(huán)31的母材強(qiáng)度;接頭抗熱性能要求經(jīng)過10次熱震測試后氣密性和強(qiáng)度不發(fā)生變化。

鋼鋁過渡環(huán)3的底端與外殼2的頂端通過激光焊接連接在一起,鋼鋁過渡環(huán)3與外殼2的激光焊接H2的焊接深度為焊接至焊縫坡口底部(見圖2b);鋼鋁過渡環(huán)3的頂端與緩沖結(jié)構(gòu)件4的底端通過激光焊接連接在一起,鋼鋁過渡環(huán)3與緩沖結(jié)構(gòu)件4的激光焊接H3的焊接深度為焊接至焊縫坡口底部(見圖2c)。

底蓋1、外殼2和不銹鋼環(huán)32分別由SUS316L不銹鋼材料制成,該部分在電池中與正極活性物質(zhì)硫及多硫化鈉(Na2Sx)接觸,其余部分不與正極活性物質(zhì)接觸,因此,該正極集流體可有效防止正極活性物質(zhì)的腐蝕,適用于鋁合金基鈉硫電池;鋁合金環(huán)31由3003鋁合金材料制成,該部分在電池中不與正極活性物質(zhì)硫及多硫化鈉(Na2Sx)接觸。

緩沖結(jié)構(gòu)件4由塑性變形材料制成,緩沖結(jié)構(gòu)件4具有塑性變形功能,當(dāng)電池升溫或降溫過程中,由于正極活性物質(zhì)的熔化或凝固,緩沖結(jié)構(gòu)件4起到緩沖作用,防止其它部位的損壞。

請參閱圖4,本發(fā)明的鈉硫電池正極集流體在鈉硫電池結(jié)構(gòu)中,電池的正、負(fù)極電極由絕緣陶瓷環(huán)11進(jìn)行阻隔,位于絕緣陶瓷環(huán)11外部的底蓋1、外殼2、鋼鋁過渡環(huán)3、緩沖結(jié)構(gòu)件4、正極封接環(huán)5、正極極耳6和硫電極7為電池的正極部分;電池電解質(zhì)隔膜8起到阻隔正負(fù)極活性物質(zhì)直接接觸,同時(shí)可以導(dǎo)通鈉離子作用;,位于絕緣陶瓷環(huán)11內(nèi)部的金屬鈉9、安全管10、負(fù)極封接環(huán)12、負(fù)極密封蓋13和負(fù)極極耳14為電池的負(fù)極部分。

綜上所述,本發(fā)明的鈉硫電池正極集流體,通過結(jié)合SUS316L不銹鋼的強(qiáng)抗腐蝕性能和鋁合金基鈉硫電池的封接特性,采用鋼鋁過渡結(jié)合的正極集流體作為新開發(fā)鋁合金基鈉硫電池的集流體,可有效解決鋁合金基鈉硫電池的集流體腐蝕問題。

本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到,以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明,而并非用作為對本發(fā)明的限定,只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi),對以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。

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