[发明专利]一种钠硫电池负极

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负极。 

背景技术

如图1所示，钠硫电池负极包括电解质陶瓷管4，电解质陶瓷管4内形成负极室400。负极室400内设有安全管8和储钠管9，安全管8套接在储钠管9的外侧。储钠管9的底部设有贯通孔91，储钠管9的顶部和负极室400通过负极密封盖11封闭。电解质陶瓷管4的顶面上设有径向向外突出的陶瓷绝缘环3。 

钠硫电池的核心部件是电解质陶瓷管4，电解质陶瓷管4由β”-Al2O3制成，其传导钠离子，兼做隔膜。钠硫电池循环寿命在很大程度上取决于电解质陶瓷管4的质量性能。一旦电解质陶瓷管4有微裂纹或者破裂，钠和硫直接接触发生剧烈反应，温度最高可达2000℃，瞬间熔化钠硫电池内的所有组件，造成活性物质泄漏。现有钠硫电池负极采用在电解质陶瓷管4与储钠管9之间套接与电解质陶瓷管4膨胀系数相差较大的安全管8，安全管8通常由铝或铝合金制成，安全管8与电解质陶瓷管4内壁之间的径向间隙401，径向间隙401的宽度控制在100微米，当电解质陶瓷管4破损后，安全管8轴向膨胀紧贴电解质陶瓷管4的内壁，并且给予电解质陶瓷管4的底部的内壁以压力，该压力大于电解质陶瓷管4底部外壁所受到的压力，同时，安全管8也径向膨胀，安全管8与电解质陶瓷管4之间的径向间隙401闭合，钠和硫无法接触。这样设计的钠硫电池负极对于电解质陶瓷管4的垂直度，以及电解质陶瓷管4底部的圆度要求较高，因此加工电解质陶瓷管4费时费力，同时电解质陶瓷管4在使用过程中极易损坏。 

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种钠硫电池负极，其能够在保护电解质陶瓷管底部不参与反应的同时，降低对电解质陶瓷管垂直度和底部圆度的要求，延长电解质陶瓷管的使用寿命，保证钠硫电池的安全运行。 

实现上述目的的一种技术方案是：一种钠硫电池负极，包括电解质陶瓷管；所述电解质陶瓷管径向内侧形成负极室，所述电解质陶瓷管的顶面上设有径向向外突出的陶瓷绝缘环，所述负极室内设有储钠管以及套接在所述储钠管外侧的安全管，所述储钠管的顶部通过负极密封盖封闭，所述陶瓷绝缘环与所述负极密封盖之间设有负极密封环7，将所述负极室封闭； 

所述安全管外壁的底部与所述电解质陶瓷管内壁的底部之间设有绝缘且对液态钠不浸润的缓冲层5，所述电解质陶瓷管外壁的底部设有绝缘且对硫和多硫化钠不浸润的底部保护层。 

进一步的，所述缓冲层是采用氧化锆、氮化硅、氧化铝粉或碳粉中的任意一种或多种，所述底部保护层采用硅酸铝纤维。 

进一步的，所述安全管与所述电解质陶瓷管之间的径向间隙中设有间隙填充层，所述间隙填充层由金属纤维编成，且所述间隙填充层的孔隙率为30～50%。 

进一步的，所述储钠管的底部设有贯通孔和过滤层，所述过滤层是由或者不锈钢的纤维编织成的。 

再进一步的，所述储钠管和所述安全管的底部均为矩形底。 

进一步的，所述安全管的顶面高于所述电解质陶瓷管的顶面。 

进一步的，所述储钠管内均填充有保护气体。 

再进一步的，所述储钠管内的保护气体均为氮气或氩气。 

采用了本发明的一种钠硫电池负极的技术方案，即在钠硫电池负极中，在安全管外壁的底部与电解质陶瓷管内壁的底部之间设置绝缘且对液态钠不浸润的缓冲层，在电解质陶瓷管外壁的底部设置绝缘且对硫和多硫 化钠不浸润的底部保护层的技术方案。其技术效果是：在保护电解质陶瓷管底部不参与反应的同时，降低对电解质陶瓷管垂直度和底部圆度的要求，延长电解质陶瓷管的使用寿命，保证钠硫电池的安全运行。 

附图说明

图1为现有技术钠硫电池的结构示意图。 

图2为本发明的一种钠硫电池负极的结构示意图。 

具体实施方式

请参阅图2，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明： 

请参阅图2，本发明的一种钠硫电池负极，包括电解质陶瓷管4，电解质陶瓷管4内形成负极室400。 

负极室400内设有安全管8和储钠管9。储钠管9的顶部与负极密封盖11焊接，从而将储钠管9封闭。安全管8套接在储钠管9的外侧。 

电解质陶瓷管4的顶面上固定有径向向外突出的陶瓷绝缘环3，负极密封盖11和陶瓷绝缘环3的顶面之间设有负极密封环7，将负极室400封闭。