一種液態(tài)金屬儲能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種儲能電池，具體涉及一種液態(tài)金屬儲能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]液態(tài)金屬電池屬于高溫電池，運行時正負極金屬是液態(tài)，電解質(zhì)為熔融態(tài)無機鹽。在選擇電極和電解質(zhì)時，上層負極金屬密度最小，下層正極金屬密度最大，中間電解質(zhì)層密度居中。液態(tài)金屬與無機熔鹽互不混溶，三層液態(tài)由于密度差自動分層?；谏鲜鎏厥鈽?gòu)造，液態(tài)金屬電池具有非常明顯的結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的優(yōu)勢，有望實現(xiàn)在大規(guī)模儲能中的實際應(yīng)用。由于液態(tài)金屬電池運行溫度過高(300°0700°0，所以密封材料的選擇以及密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計至關(guān)重要。良好的密封技術(shù)不僅應(yīng)該保證良好的密封性能，還應(yīng)在高溫環(huán)境下對電極材料和電解質(zhì)有一定的耐腐蝕性能;并保證一定的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。而密封、絕緣和防腐正是制約高溫液態(tài)金屬電池發(fā)展的主要障礙。
[0003]現(xiàn)有的密封技術(shù)如“一種液態(tài)金屬電池裝置”(專利號201420780918.8)、“一種液態(tài)金屬電池裝置”(專利號201420781153)等為達到密封的要求，采用延長固定管的方式，把負極由高溫區(qū)引出到接近室溫的環(huán)境，再在室溫處用密封膠進行電池負極的絕緣密封。該種簡易的負極裝置大大增加了電池單體的體積，給電池的成組應(yīng)用也造成很多不便，同時密封膠受溫度影響導致密封方式的可靠性較差;而“一種液態(tài)金屬電池裝置及其裝配方法”(專利號201410350077)、“半液態(tài)金屬電極儲能電池”(專利號201310131587.5)雖采用陶瓷的方式實現(xiàn)密封和絕緣，但其密封可靠性不佳，且成本昂貴，其防腐能力也沒有得到保障。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種密封絕緣防腐性能高、體積小的液態(tài)金屬儲能電池。
[0005]本實用新型公開了一種液態(tài)金屬儲能電池，包括正極殼體及其頂端的金屬蓋板、正極殼體內(nèi)腔的下部為正極材料，正極材料的上方為電解質(zhì)，電解質(zhì)中有負極材料，負極材料連接有穿過金屬蓋板中心孔的負極引出桿。所述負極引出桿上連接有絕緣密封防腐組件，該組件包括硬質(zhì)絕緣環(huán)和可熔性密封板，硬質(zhì)絕緣環(huán)嵌裝于所述金屬蓋板的中心孔中，可熔性密封板覆蓋于硬質(zhì)絕緣環(huán)的外側(cè)，通過高溫加熱保溫使可溶性密封板與負極引出桿和硬質(zhì)絕緣環(huán)及所述金屬蓋板粘結(jié)為一體。
[0006]所述負極引出桿為T型桿，其頭部位于所述金屬蓋板外。
[0007]所述金屬蓋板的中心孔為沉頭通孔，沉頭通孔的小徑段孔徑大于所述負極引出桿的外徑，所述硬質(zhì)絕緣環(huán)過盈嵌裝于沉頭通孔的大徑孔段中。硬質(zhì)絕緣環(huán)可以避免正負極間的接觸，沉頭通孔便于硬質(zhì)絕緣環(huán)的裝配定位。
[0008]所述絕緣密封防腐組件還包括硬質(zhì)絕緣管，所述可熔性密封板有上、下兩層，下層可熔性密封板位于所述硬質(zhì)絕緣環(huán)和硬質(zhì)絕緣管之間，上層可熔性密封板位于硬質(zhì)絕緣管和所述負極引出桿的頭部之間。兩層可熔性密封板之間加裝硬質(zhì)絕緣管可進一步加強正負極的電絕緣性能。
[0009]所述負極引出桿的桿部與所述硬質(zhì)絕緣環(huán)和硬質(zhì)絕緣管之間均為過盈配合，實現(xiàn)負極引出桿與硬質(zhì)絕緣環(huán)和硬質(zhì)絕緣管之間的機械密封。
[0010]所述硬質(zhì)絕緣管和硬質(zhì)絕緣環(huán)分別為陶瓷絕緣管和陶瓷絕緣環(huán)。
[0011 ]所述可熔性密封板為微晶玻璃板。
[0012]所述負極材料為泡沫金屬集流體。
[0013]所述金屬蓋板焊接于所述電池殼體的上端。
[0014]所述負極引出桿采用與所述可熔性密封板、硬質(zhì)絕緣管和硬質(zhì)絕緣環(huán)熱膨脹系數(shù)相同的金屬材料制作，以保證負極引出桿與絕緣密封防腐組件形成整體件時的高密封性會K。
[0015]本實用新型負極引出桿上的絕緣密封防腐組件由硬質(zhì)絕緣環(huán)、下層可溶性密封板、硬質(zhì)絕緣管、上層可熔性密封板依次疊加形成。在正極殼體上端的金屬蓋板中心位置處開設(shè)沉頭通孔，絕緣密封防腐組件的硬質(zhì)絕緣環(huán)嵌裝于沉頭通孔的大徑段中定位安裝，實現(xiàn)硬質(zhì)絕緣環(huán)與金屬蓋板之間的絕緣密封。為了保證密封絕緣效果，將硬質(zhì)絕緣管和硬質(zhì)絕緣環(huán)分別采用陶瓷絕緣管和陶瓷絕緣環(huán)，可熔性密封板采用微晶玻璃。因為微晶玻璃在高溫下會熔化，將絕緣密封防腐組件在高溫下加熱保溫時，微晶玻璃形成密封粘結(jié)層將絕緣密封防腐組件及負極引出桿形成一個整體件，這樣本實用新型的負極集流器具有兩層密封保障。
[0016]綜上所述，本實用新型通過“負極引出端-頂層密封粘結(jié)層-絕緣陶瓷管-底層密封粘結(jié)層-絕緣陶瓷環(huán)”的雙層夾心設(shè)計，組合形成一個緊密連接的整體，加上底端的金屬泡沫集流體即構(gòu)成密封絕緣式負極集流器裝置，結(jié)構(gòu)上的公差配合為密封的第一道保障，密封粘結(jié)層為密封的第二道保障。在微晶玻璃粘結(jié)層間加裝絕緣陶瓷層，也二次保障了正負極之間的絕緣性能要求。
[0017]所以本實用新型的密封絕緣式負極裝置的結(jié)構(gòu)大大簡化，在滿足防腐性能的基礎(chǔ)上，大幅提高了密封和絕緣性能，并實現(xiàn)了電池單體的小型化，彌補了目前的簡易液態(tài)金屬電池負極的不足。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，本實施例公開了一種液態(tài)金屬儲能電池，包括T型的負極引出桿1、上層微晶玻璃板2、絕緣陶瓷管3、下層微晶玻璃板4、絕緣陶瓷環(huán)5、金屬蓋板6、泡沫金屬集流體7、正極材料8、正極殼體9、電解質(zhì)10。
[0020]正極殼體9內(nèi)腔的下部為正極材料8，正極材料8的上方為電解質(zhì)10，電解質(zhì)10中有泡沫金屬集流體7，金屬蓋板6焊接于正極殼體9的上端。
[0021]負極引出桿1、絕緣陶瓷環(huán)5、下層微晶玻璃板4、絕緣陶瓷管3、上層微晶玻璃板2和泡沫金屬集流體7組成負極集流器，負極引出桿I作為負極集流器的主體，其形狀為T型。
[0022]金屬蓋板6的中心開設(shè)有沉頭通孔，陶瓷絕緣環(huán)5過盈嵌裝于沉頭通孔的大孔徑段中，實現(xiàn)了負極集流器與金屬蓋板6的絕緣密封。
[0023]上層微晶玻璃板2、絕緣陶瓷管3和下層微晶玻璃板4依次套于負極引出桿I上后，負極引出桿I插入絕緣陶瓷環(huán)5中定位安裝。負極引出桿I的桿部下端與泡沫金屬集流體7連接。由于下層微晶玻璃板4平面尺寸大于絕緣陶瓷環(huán)5的平面尺寸，所以下層微晶玻璃板的外緣蓋于金屬蓋板6上。
[0024]負極引出桿I與絕緣陶瓷管3和絕緣陶瓷環(huán)5之間為過盈配合實現(xiàn)機械密封?？刹捎脽崦浝淇s的原理來實現(xiàn)過盈裝配。
[0025]負極集流器裝配好后進行高溫下加熱保溫處理，使微晶玻璃板將負極引出桿1、絕緣陶瓷管3和絕緣陶瓷環(huán)5及金屬蓋板6粘結(jié)為一體。在進行加熱保溫時，要保證微晶玻璃板作為密封粘結(jié)層所處平面的水平度較高，防止材料發(fā)生不均勻流動。
[0026]正極殼體和金屬蓋板作為金屬電池的正極連通外部正極件，負極集流器的負極引出桿作為金屬電池負極的外部連接件，電解質(zhì)在正極殼體內(nèi)作為金屬電池正、負極的分隔層。
[0027]金屬蓋板與負極引出桿之間為負極的絕緣密封結(jié)構(gòu)。電池負極包括填充負極電活性金屬的泡沫金屬集流體和負極引出桿，均為導電金屬材料。T型的負極引出桿桿部的直徑與絕緣陶瓷環(huán)以及絕緣陶瓷管之間的過盈配合，使得“負極引出桿-上層密封粘結(jié)層-絕緣陶瓷管-下層密封粘結(jié)層-絕緣陶瓷環(huán)”組合形成一個緊密連接的整體，加上底端的泡沫金屬集流體即構(gòu)成密封絕緣式負極集流器裝置，結(jié)構(gòu)上的公差配合為密封的第一道保障，密封粘結(jié)層為密封的第二道保障，這種雙層夾心結(jié)構(gòu)保證了密封的可靠性和穩(wěn)定性。電池運行時，負極電流由負極集流器引出，正極電流由正極殼體引出，該密封絕緣式負極集流器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和加熱保溫密封的方式，有效的解決了高溫儲能電池的密封、腐蝕等問題。
【主權(quán)項】
1.一種液態(tài)金屬儲能電池，包括正極殼體及其頂端的金屬蓋板、正極殼體內(nèi)腔的下部為正極材料，正極材料的上方為電解質(zhì)，電解質(zhì)中有負極材料，負極材料連接有穿過金屬蓋板中心孔的負極引出桿，其特征在于:所述負極引出桿上連接有絕緣密封防腐組件，該組件包括硬質(zhì)絕緣環(huán)和可熔性密封板，硬質(zhì)絕緣環(huán)嵌裝于所述金屬蓋板的中心孔中，可熔性密封板覆蓋于硬質(zhì)絕緣環(huán)的外側(cè)，通過高溫加熱保溫使可溶性密封板與負極引出桿和硬質(zhì)絕緣環(huán)及所述金屬蓋板粘結(jié)為一體。2.如權(quán)利要求1所述的液態(tài)金屬儲能電池，其特征在于:所述負極引出桿為T型桿，其頭部位于所述金屬蓋板外。3.如權(quán)利要求2所述的液態(tài)金屬儲能電池，其特征在于:所述金屬蓋板的中心孔為沉頭通孔，沉頭通孔的小徑段孔徑大于所述負極引出桿的外徑，所述硬質(zhì)絕緣環(huán)過盈嵌裝于沉頭通孔的大徑孔段中。4.如權(quán)利要求3所述的液態(tài)金屬儲能電池，其特征在于:所述絕緣密封防腐組件還包括硬質(zhì)絕緣管，所述可熔性密封板有上、下兩層，下層可熔性密封板位于所述硬質(zhì)絕緣環(huán)和硬質(zhì)絕緣管之間，上層可熔性密封板位于硬質(zhì)絕緣管和所述負極引出桿的頭部之間。5.如權(quán)利要求4所述的液態(tài)金屬儲能電池，其特征在于:所述負極引出桿的桿部與所述硬質(zhì)絕緣環(huán)和硬質(zhì)絕緣管之間均為過盈配合。6.如權(quán)利要求5所述的液態(tài)金屬儲能電池，其特征在于:所述硬質(zhì)絕緣管和硬質(zhì)絕緣環(huán)分別為陶瓷絕緣管和陶瓷絕緣環(huán)。7.如權(quán)利要求4所述的液態(tài)金屬儲能電池，其特征在于:所述可熔性密封板為微晶玻璃板，可熔性密封板的平面尺寸大于硬質(zhì)絕緣環(huán)的平面尺寸。8.如權(quán)利要求5所述的液態(tài)金屬儲能電池，其特征在于:所述負極材料為泡沫金屬集流體。9.如權(quán)利要求1所述的液態(tài)金屬儲能電池，其特征在于:所述金屬蓋板焊接于所述正極殼體的上端。10.如權(quán)利要求6所述的液態(tài)金屬儲能電池，其特征在于:所述負極引出桿采用與所述可熔性密封板、硬質(zhì)絕緣管和硬質(zhì)絕緣環(huán)熱膨脹系數(shù)相同的金屬材料制作。
【專利摘要】本實用新型公開了一種液態(tài)金屬儲能電池，包括正極殼體及其頂端的金屬蓋板、正極殼體內(nèi)腔的下部為正極材料，正極材料的上方為電解質(zhì)，電解質(zhì)中有負極材料，負極材料連接有穿過金屬蓋板中心孔的負極引出桿。負極引出桿上連接有絕緣密封防腐組件，該組件包括硬質(zhì)絕緣環(huán)和可熔性密封板，硬質(zhì)絕緣環(huán)嵌裝于所述金屬蓋板的中心孔中，可熔性密封板覆蓋于硬質(zhì)絕緣環(huán)的外側(cè)，通過高溫加熱保溫使“負極引出桿-上層密封粘結(jié)層-絕緣陶瓷管-下層密封粘結(jié)層-絕緣陶瓷環(huán)”形成雙層夾心設(shè)計，組合形成一個緊密連接的整體，加上底端的金屬泡沫集流體即構(gòu)成密封絕緣式負極集流器裝置，結(jié)構(gòu)上的公差配合為密封的第一道保障，密封粘結(jié)層為密封的第二道保障。
【IPC分類】H01M8/0276, H01M8/0271, H01M8/02, H01M8/14
【公開號】CN205355160
【申請?zhí)枴緾N201620103420
【發(fā)明人】黎朝暉, 蔣凱, 胡林, 李建穎, 何亞玲, 王康麗, 陳金玲
【申請人】東莞威勝儲能技術(shù)有限公司
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2016年2月2日