專(zhuān)利名稱(chēng)：一種鈉硫電池模塊專(zhuān)用熔斷器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及儲(chǔ)能領(lǐng)域的一種鈉硫電池模塊專(zhuān)用熔斷器。
背景技術(shù)：
通用的熔斷器對(duì)環(huán)境溫度的響應(yīng)不敏感，而鈉硫電池模塊的正常工作溫度是3000C -3500C。過(guò)高溫度下鈉硫電池模塊繼續(xù)工作將可能損壞鈉硫電池模塊。鈉硫電池模塊中的各單體鈉硫電池間存在個(gè)體差異，在長(zhǎng)期循環(huán)過(guò)程中，因?yàn)椴糠謫误w鈉硫電池發(fā)生退化或破損，鈉硫電池模塊的某支路會(huì)發(fā)生短路等破壞性事故，或者因?yàn)槟硞€(gè)單體鈉硫電池發(fā)生內(nèi)部出現(xiàn)微短路時(shí)將造成該鈉硫電池的溫度升高。上述兩種情況若任其發(fā)展，將導(dǎo)致單體鈉硫電池泄漏，并引發(fā)火災(zāi)等安全性事故。因此，鈉硫電池模塊專(zhuān)用熔斷器必須保證能在額定電流下保證能長(zhǎng)期循環(huán)，1.5倍額定電流下保證3小時(shí)不斷，2.5倍額定電流下保證I小時(shí)不斷，在4倍額定電流下秒級(jí)內(nèi)發(fā)生熔斷。在溫度超過(guò)400°C或電流超過(guò)4倍額定電流兩種情況的任一指標(biāo)達(dá)到時(shí)能瞬時(shí)熔斷并切斷該支路。同時(shí)，由于熔斷器處于硫電池模塊的保溫箱內(nèi)部，熔斷器內(nèi)的熔斷體容易受到鈉硫電池保溫箱內(nèi)硫蒸汽或多硫化鈉蒸汽的腐蝕，造成熔斷器內(nèi)的熔斷體的壽命下降，影響鈉硫電池運(yùn)行的穩(wěn)定性。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鈉硫電池模塊專(zhuān)用熔斷器，其能夠有效防止熔斷器內(nèi)的熔斷體被硫蒸汽或者多硫化鈉蒸汽腐蝕，有效延長(zhǎng)熔斷器的使用壽命。
實(shí)現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是:一種鈉硫電池模塊專(zhuān)用熔斷器，包括熔斷體、石英砂芯和殼體,所述殼體包括一個(gè)兩端開(kāi)口的外殼，以及對(duì)應(yīng)位于所述外殼兩端的第一觸刀和第二觸刀，所述石英砂芯位于所述殼體內(nèi)，所述熔斷體位于所述石英砂芯內(nèi)，且所述熔斷體的兩端對(duì)應(yīng)與所述第一觸刀和所述第二觸刀固定；
所述石英砂芯與所述第一觸刀之間，所述石英砂芯與所述第二觸刀之間分別設(shè)有密封層，將所述外殼與所述第一觸刀之間的間隙，以及所述外殼與所述第一觸刀之間的間隙分別封閉。
進(jìn)一步的，所述熔斷體是由純鋁制成的，包括至少四段是依次串聯(lián)的長(zhǎng)條形的散熱片，任相鄰的所述散熱片之間均通過(guò)狹頸連接。
再進(jìn)一步的，每處所述的狹頸上均設(shè)有通孔。
再進(jìn)一步的，所述熔斷體是壓延成型的。
進(jìn)一步的，所述的密封層是由無(wú)機(jī)膠凝劑冷凝形成的，所述的無(wú)機(jī)膠凝劑中含有無(wú)機(jī)硅氧化合物。
再進(jìn)一步的，所述的無(wú)機(jī)膠凝劑為粒徑小于等于1000目的硅粉。
再進(jìn)一步的，所述的無(wú)機(jī)膠凝劑為硅酸鈉。
再進(jìn)一步的，所述石英砂芯是由粒徑小于等于400目的石英砂粘結(jié)而成的，所述的無(wú)機(jī)膠凝劑滲透進(jìn)入所述的石英砂芯，填充到所述石英砂芯內(nèi)所述石英砂間的間隙中。
采用了本發(fā)明的一種鈉硫電池模塊專(zhuān)用熔斷器的技術(shù)方案，即在石英砂芯與所述第一觸刀之間，所述石英砂芯與所述第二觸刀之間分別設(shè)有密封層，將所述外殼與所述第一觸刀之間的間隙，以及所述外殼與所述第一觸刀之間的間隙分別封閉的技術(shù)方案。其技術(shù)效果是:能夠有效防止熔斷器內(nèi)的熔斷體被硫蒸汽或者多硫化鈉蒸汽腐蝕，有效延長(zhǎng)熔斷器的使用壽命。


圖1為本發(fā)明的一種鈉硫電池模塊專(zhuān)用熔斷器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的一種鈉硫電池模塊專(zhuān)用熔斷器中熔斷體的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1和圖2，本發(fā)明的發(fā)明人為了能更好地對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行理解，下面通過(guò)具體地實(shí)施例，并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明:
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明的一種鈉硫電池模塊專(zhuān)用熔斷器包括熔斷體1、石英砂芯2和殼體3。殼體3是由第一觸刀31、第二觸刀32以及兩端開(kāi)口的外殼33圍成的。石英砂芯2位于殼體3內(nèi)，熔斷體I位于石英砂芯2內(nèi)，熔斷體I的兩端分別與第一觸刀31、第二觸刀32固定。
請(qǐng)參閱圖2，熔斷體I是由純鋁制成的，熔斷體I是至少四段長(zhǎng)條形的散熱片11依次串聯(lián)而成的，任意兩段相鄰的散熱片11之間均通過(guò)狹頸12連接。即熔斷體I包括至少四段散熱片11和至少三處狹頸12。
熔斷體I選用純鋁的原因在于:第一，純鋁比銅或者銀更加能承受硫蒸汽或者多硫化鈉蒸汽的腐蝕，保證了鈉硫電池模塊專(zhuān)用熔斷器的耐用性。第二，純鋁的熔點(diǎn)低于銀和銅更接近40(TC ;第三，鋁的硬度低，延展性能好，加工難度低。
在鈉硫電池的溫度超過(guò)400°C或電流超過(guò)四倍額定電流兩種情況的任一指標(biāo)達(dá)到時(shí)，熔斷體I的至少一處狹頸12能夠瞬時(shí)熔斷并切斷熔斷體I所在的支路，防止鈉硫電池模塊中的單體鈉硫電池因?yàn)闇囟冗^(guò)高而損壞或泄漏，保證整個(gè)鈉硫電池模塊的安全地運(yùn)行。
熔斷體I設(shè)置了至少四段散熱片11和至少三處狹頸12的原因在于:減少熔斷體在溫度超過(guò)400°C或電流超過(guò)四倍額定電流兩種情況的任一指標(biāo)達(dá)到時(shí)，響應(yīng)失靈而無(wú)法瞬時(shí)熔斷的概率，進(jìn)一步保證整個(gè)鈉硫電池模塊的安全穩(wěn)定地運(yùn)行。
同時(shí)，熔斷體I的每處狹頸12上都設(shè)有通孔13，這樣設(shè)計(jì)的目的在于:減小狹頸12的截面面積，在溫度超過(guò)400°C或電流超過(guò)四倍額定電流兩種情況的任一指標(biāo)達(dá)到時(shí)，提升熔斷體I的響應(yīng)速率，縮短熔斷體I上任意一處狹頸12熔斷所需要的時(shí)間，保證整個(gè)鈉硫電池模塊的安全地運(yùn)行。通孔13的另外一個(gè)作用是便于將熔斷體I固定在石英砂芯2內(nèi)。
熔斷體I是采用壓延成型的方式加工成型的，這樣設(shè)計(jì)的目的在于:壓延成型對(duì)純鋁的破壞小，純鋁的表面不會(huì)產(chǎn)生微裂紋等缺陷，熔斷體I能保證在350°C及額定電流下能長(zhǎng)期循環(huán)而不熔斷，在1.5倍額定電流下保證3小時(shí)不熔斷，2.5倍額定電流下I小時(shí)不熔斷，在4倍額定電流下僅秒級(jí)內(nèi)發(fā)生熔斷，減少熔斷體I誤熔斷的發(fā)生，保證整個(gè)鈉硫電池模塊的運(yùn)行的穩(wěn)定性。
第一觸刀31與石英砂芯2之間，以及第二觸刀32與石英砂芯2之間分別固定有密封層4，將第一觸刀31與外殼33之間的間隙，以及第二觸刀32與外殼33之間的間隙封閉，有效防止硫蒸汽和多硫化鈉蒸汽從第一觸刀31與外殼33之間的間隙、以及第二觸刀32與外殼33之間的間隙滲入鈉硫電池專(zhuān)用熔斷器，再進(jìn)一步滲入石英砂芯2，對(duì)熔斷體I產(chǎn)生腐蝕，造成熔斷器的壽命下降，同時(shí)將石英砂芯2固定在殼體3內(nèi)。
本發(fā)明中的石英砂芯2是以粒徑小于等于400目的石英砂為原料制得的，石英砂芯內(nèi)石英砂之間的間隙中填沖有無(wú)機(jī)膠凝劑，同時(shí)，該無(wú)機(jī)膠凝劑粘附在石英砂芯2兩端的端面上，形成位于第一觸刀31與石英砂芯2之間，以及第二觸刀32與石英砂芯2之間的密封層4。所述的無(wú)機(jī)膠凝劑為含有無(wú)機(jī)硅氧化合物的無(wú)機(jī)膠凝劑。滲入石英砂芯2內(nèi)部的無(wú)機(jī)膠凝劑通過(guò)無(wú)機(jī)硅氧化合物和石英砂之間形成的硅氧鍵，保證石英砂芯2的力學(xué)強(qiáng)度。滲入石英砂芯2內(nèi)部膠凝劑，其另外一個(gè)作用是:降低石英砂芯2的孔隙率，提高石英砂芯2的致密性，保證熔斷體I不受硫蒸汽或多硫化鈉蒸汽的腐蝕。而制備石英砂芯2所用的石英砂粒徑必須小于等于400目，也是為了減小石英砂之間的間隙，降低石英砂芯2的孔隙率，提高石英砂芯2的致密性，保證熔斷器的殼體3內(nèi)的熔斷體I不受硫蒸汽或多硫化鈉蒸汽的腐蝕。
本發(fā)明中選用含有無(wú)機(jī)硅氧化合物的無(wú)機(jī)膠凝劑，一方面以為其冷凝溫度低，150°C以下即可冷凝，含有無(wú)機(jī)硅氧化合物的無(wú)機(jī)膠凝劑在冷凝后可以承受1000°C以上的高溫，以保證鈉硫電池模塊的安全運(yùn)行，
下面，通過(guò)具體實(shí)施例，對(duì)鈉硫電池模塊專(zhuān)用熔斷器的制作過(guò)程進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明:
實(shí)施例1
砂芯成型步驟:將粒徑小于等于400目的石英砂填入兩端開(kāi)口并裝有熔斷體I的外殼33中，加入適量的無(wú)水乙醇，并振動(dòng)外殼33，將外殼33內(nèi)的石英砂搖勻并壓制密實(shí)，然后，將外殼33在煤氣燈或者酒精燈下進(jìn)行加熱，除去外殼33內(nèi)的無(wú)水乙醇。使得外殼33內(nèi)的石英砂粘結(jié)成型為石英砂芯2。砂芯成型過(guò)程中加入無(wú)水乙醇為石英砂質(zhì)量的5% 8%。
無(wú)機(jī)膠凝劑形成步驟:選用粒徑小于等于1000目的硅粉作為無(wú)機(jī)膠凝劑，硅粉屬于一種無(wú)定型的二氧化硅。將粒徑小于等于1000目的硅粉，加入無(wú)水乙醇充分溶解，在室溫下配制硅粉/無(wú)水乙醇飽和溶液作為無(wú)機(jī)膠凝劑溶液。將熔斷器的外殼33和石英砂芯2 一起浸入硅粉/無(wú)水乙醇飽和溶液中浸泡5秒鐘后取出。由于外殼33的兩端是開(kāi)口的，因此硅粉/無(wú)水乙醇飽和溶液從石英砂芯2的兩端滲入石英砂芯2的內(nèi)部并粘附在石英砂芯2兩端的端面上。然后，將裝有石英砂芯2的外殼33放入溫度為80°C的烘箱內(nèi)快速干燥I小時(shí)。粘附在石英砂芯2兩端的端面上的硅粉/無(wú)水乙醇飽和溶液，冷凝成為密封層4。室溫的一般溫度范圍為18 25°C。對(duì)裝有石英砂芯2的外殼33進(jìn)行干燥的溫度應(yīng)大于溶劑無(wú)水乙醇的沸點(diǎn)2至10°C。
滲入石英砂芯2內(nèi)的硅粉/無(wú)水乙醇飽和溶液干燥后，硅粉作為增強(qiáng)劑，通過(guò)硅粉與石英砂之間的硅氧鍵來(lái)增強(qiáng)石英砂芯2內(nèi)的石英砂之間的粘結(jié)強(qiáng)度，保證石英砂芯2的力學(xué)強(qiáng)度。同時(shí)，滲入石英砂芯2內(nèi)的硅粉/無(wú)水乙醇飽和溶液干燥后，硅粉作為填充劑，填充進(jìn)入石英砂芯2內(nèi)石英砂之間的間隙，降低石英砂芯2的孔隙率，提高石英砂芯2的致密性。防止熔斷體I與外界腐蝕性硫蒸汽或多硫化鈉蒸汽直接接觸，進(jìn)一步延長(zhǎng)熔斷器的使用壽命。
選用粒徑小于等于1000目的的目的在于:硅粉的粒徑越小，越有利于其在無(wú)水乙醇中的溶解。
安裝步驟，將熔斷體I的兩端通過(guò)焊接工藝，對(duì)應(yīng)地與第一觸刀31和第二觸刀32固定，第一觸刀31和第二觸刀32對(duì)應(yīng)地與粘附石英砂芯2兩端的密封層4粘結(jié)固定，得到熔斷器
實(shí)施例2
砂芯成型步驟:將粒徑小于等于400目的石英砂填入兩端開(kāi)口并裝有熔斷體I的外殼33中，加入適量的無(wú)水乙醇，并振動(dòng)外殼33，將外殼33內(nèi)的石英砂搖勻并壓制密實(shí)，然后，將外殼33在煤氣燈或者酒精燈下進(jìn)行加熱，除去外殼33內(nèi)的無(wú)水乙醇。使得外殼33內(nèi)的石英砂粘結(jié)成型為石英砂芯2。砂芯成型過(guò)程中加入無(wú)水乙醇為石英砂質(zhì)量的5% 8%。
無(wú)機(jī)膠凝劑形成步驟:選用硅酸鈉作為無(wú)機(jī)膠凝劑，將硅酸鈉加入去離子水充分溶解，配制硅酸鈉水溶液。硅酸鈉水溶液的質(zhì)量百分比濃度為3 8wt.%。將外殼33和石英砂芯2 —起浸入硅酸鈉水溶液中浸泡5秒鐘后取出。由于殼體33的兩端是開(kāi)口的，因此硅酸鈉水溶液中從石英砂芯2的兩端滲入石英砂芯2的內(nèi)部并粘附在石英砂芯2兩端的端面上。然后，將裝有石英砂芯2的殼體33放入溫度為105 120°C的烘箱內(nèi)快速干燥I小時(shí)。粘附在石英砂芯2兩端的端面上的硅酸鈉水溶液，冷凝成為密封層4。
滲入石英砂芯2內(nèi)的硅酸鈉水溶液中干燥后，硅酸鈉作為增強(qiáng)劑，通過(guò)硅酸鈉與石英砂之間的硅氧鍵增強(qiáng)石英砂芯2內(nèi)的石英砂之間的粘結(jié)強(qiáng)度，保證石英砂芯2的力學(xué)強(qiáng)度。同時(shí)，滲入石英砂芯2內(nèi)的硅酸鈉水溶液干燥后，硅酸鈉作為填充劑，填充進(jìn)入石英砂芯2內(nèi)石英砂之間的間隙，降低石英砂芯2的孔隙率，提高石英砂芯2的致密性。防止熔斷體I與外界腐蝕性硫蒸汽或多硫化鈉蒸汽直接接觸，進(jìn)一步延長(zhǎng)熔斷器的使用壽命。
安裝步驟，將熔斷體I的兩端通過(guò)焊接工藝，對(duì)應(yīng)地與第一觸刀31和第二觸刀32固定，第一觸刀31和第二觸刀32對(duì)應(yīng)地與粘附石英砂芯2兩端的密封層4粘結(jié)固定，得到熔斷器。
本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而并非用作為對(duì)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(duì)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(shū)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鈉硫電池模塊專(zhuān)用熔斷器，包括熔斷體(I)、石英砂芯(2)和殼體(3)，所述殼體(3)包括一個(gè)兩端開(kāi)口的外殼(33)，以及對(duì)應(yīng)位于所述外殼(33)兩端的第一觸刀(31)和第二觸刀(32)，所述石英砂芯(2)位于所述殼體(3)內(nèi)，所述熔斷體(I)位于所述石英砂芯(2)內(nèi)，且所述熔斷體(I)的兩端對(duì)應(yīng)與所述第一觸刀(31)和所述第二觸刀(32)固定；其特征在于: 所述石英砂芯(I)與所述第一觸刀(31)之間，所述石英砂芯(I)與所述第二觸刀(32 )之間分別設(shè)有密封層(4)，將所述外殼(33)與所述第一觸刀(31)之間的間隙，以及所述外殼(33)與所述第二觸刀(32)間的之間隙分別封閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈉硫電池模塊專(zhuān)用熔斷器，其特征在于:所述熔斷體(I)是由純鋁制成的，包括至少四段依次串聯(lián)的長(zhǎng)條形的散熱片(11)，任相鄰的所述散熱片(II)之間均通過(guò)狹頸(12)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鈉硫電池模塊專(zhuān)用熔斷器，其特征在于:每處所述的狹頸(12)上均設(shè)有通孔(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種鈉硫電池模塊專(zhuān)用熔斷器，其特征在于:所述熔斷體(I)是壓延成型的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的一種鈉硫電池模塊專(zhuān)用熔斷器，其特征在于:所述的密封層(4 )是由無(wú)機(jī)膠凝劑冷凝形成的，所述的膠凝劑中含有無(wú)機(jī)硅氧化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鈉硫電池模塊專(zhuān)用熔斷器，其特征在于:所述的無(wú)機(jī)膠凝劑為粒徑小于等于1000目的硅粉。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鈉硫電池模塊專(zhuān)用熔斷器，其特征在于:所述的無(wú)機(jī)膠凝劑為硅酸鈉。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鈉硫電池模塊專(zhuān)用熔斷器，其特征在于:所述石英砂芯(O是由粒徑小于等于400目的石英砂粘結(jié)而成的，所述的無(wú)機(jī)膠凝劑滲入所述的石英砂芯(2 )，填充到所述石英砂芯(2 )內(nèi)所述石英砂間的間隙中。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了儲(chǔ)能領(lǐng)域的一種鈉硫電池模塊專(zhuān)用熔斷器，包括熔斷體、石英砂芯和殼體，所述殼體包括一個(gè)兩端開(kāi)口的外殼，以及對(duì)應(yīng)位于所述外殼兩端的第一觸刀和第二觸刀，所述石英砂芯位于所述殼體內(nèi)，所述熔斷體位于所述石英砂芯內(nèi)，且所述熔斷體的兩端對(duì)應(yīng)與所述第一觸刀和所述第二觸刀固定；所述石英砂芯與所述第一觸刀之間，所述石英砂芯與所述第二觸刀之間分別設(shè)有密封層，將所述外殼與所述第一觸刀之間的間隙，以及所述外殼與所述第二觸刀間之間隙的分別封閉。其技術(shù)效果是能夠有效防止熔斷器內(nèi)的熔斷體被硫蒸汽或者多硫化鈉蒸汽腐蝕，有效延長(zhǎng)熔斷器的使用壽命。
文檔編號(hào)H01M2/34GK103151487SQ20131007229
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者阮前途, 俞國(guó)勤, 楊建平, 祝銘, 陸志清 申請(qǐng)人:上海電氣鈉硫儲(chǔ)能技術(shù)有限公司