[发明专利]一种钠硫电池电解质薄壁陶瓷管烧结工装

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电解质薄壁陶瓷管烧结工装。

背景技术

固体电解质Na-β″-Al₂O₃陶瓷具有良好的Na⁺离子传导性能，在常温下其离子电导率可达到10^-2S/cm数量级，固体电解质Na-β″-Al₂O₃可用作为钠硫电池的电解质薄壁陶瓷管。高性能的电解质薄壁陶瓷管是钠硫电池中的核心组件。在应用过程中，要求固体电解质Na-β″-Al₂O₃制成的电解质薄壁陶瓷电解质管具有高的离子电导率、高强度以及均匀致密的显微结构。固体电解质Na-β″-Al₂O₃的生坯在高温下烧结的过程是钠硫电池制备中的关键步骤，对于电池的组装、性能和制造成本有着决定性的影响。

如图1所示，传统工艺中，钠硫电池的由Na-β″-Al₂O₃制成的电解质薄壁陶瓷管烧结采用的是滚动烧结的方法，以高密度氧化铝管为外套管300，电解质薄壁陶瓷管的生坯100被密封包裹在一个设有坩埚盖201的铂坩埚200内后水平放置在外套管300中后再进行烧结。使用铂坩埚密封包裹电解质薄壁陶瓷管的生坯100的主要原因在于：铂为惰性金属，耐高温，且在烧结过程中不与电解质陶瓷的生坯100或碱性气氛发生反应，从而保护烧结气氛，但是一个铂坩埚的价格都价值数万甚至数十万，极大地增加了电解质薄壁陶瓷管的生产成本，不利于其工业化进程。在烧结过程中，为保证烧结完成后电解质薄壁陶瓷管的垂直度和封闭端的圆整度，外套管300需要一直处于滚动状态，电解质薄壁陶瓷管的生坯100在烧结时一直处于滚动状态，电解质薄壁陶瓷管的生坯100与外包的铂坩埚200不停接触，加之电解质陶瓷管薄壁陶瓷管的生坯100内侧的气压远高于外侧的气压，最终烧成的电解质薄壁陶瓷管，可能会出现微裂纹和圆整度不好等缺陷，或者受到铂坩埚200的污染而引入其它杂质，影响电解质薄壁陶瓷管和钠硫电池的综合性能。

因此，长期以来，许多公司或科研单位都在开发研制适合电解质薄壁陶瓷管的固相烧结方法及工装，但是都未成功。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种钠硫电池电解质薄壁陶瓷管烧结工装，其能够有效降低电解质薄壁陶瓷管的生产成本，实现电解质薄壁陶瓷管批量化生产，并能有效地提高电解质薄壁陶瓷管烧结良率和性能一致性，并能有效防止电解质薄壁陶瓷管的生坯在烧结过程中发生裂纹、变形等缺陷。

实现上述目的的一种技术方案是：一种钠硫电池电解质薄壁陶瓷管烧结工装，包括容器，所述容器的底部由容器底座封闭，所述容器底座的顶面上固定有支撑环，所述支撑环的环壁上开有至少一个气体交换通道；

所述容器、所述容器底座和所述支撑环均由能够耐碱性气氛和1500℃以上高温的耐火材料制成；

所述支撑环的顶面上设有同步收缩环，所述同步收缩环由固体电解质Na-β″-Al₂O₃的生坯制成；电解质薄壁陶瓷管的生坯竖直倒置于所述同步收缩环的顶面上。

进一步的，所述容器、所述容器底座和所述支撑环由氧化镁陶瓷或固体电解质Na-β″-Al₂O₃制成。

进一步的，所述容器外设有外层容器,所述外层容器的底部由窑车承烧板封闭，且所述窑车承烧板支撑所述容器底座，所述外层容器与所述容器之间留有间隙，所述外层容器由能够耐1500℃以上高温，导热、抗震的材料制成；窑车承烧板由高温耐火材料制成。

再进一步的，所述外层容器由高致密氧化铝陶瓷制成。

进一步的，所述支撑环的上端面和下端面是平行的，所述同步收缩环的上端面和下端面是平行的。

采用了本发明的一种钠硫电池电解质薄壁陶瓷管烧结工装的技术方案，即包括容器，所述容器的底部由容器底座封闭，所述容器底座的顶面上固定有支撑环，所述支撑环的环壁上开有至少一个气体交换通道；所述支撑环的顶面上设有同步收缩环，所述同步收缩环由Na-β″-Al₂O₃电解质陶瓷的生坯制成的技术方案。其技术效果是：其能够有效降低电解质薄壁陶瓷管的生产成本，实现钠硫电池固体电解质批量化生产，并能有效地提高电解质薄壁陶瓷管烧结良率和性能一致性，并能有效防止电解质薄壁陶瓷管的生坯在烧结过程中发生裂纹、变形等缺陷。

附图说明