[实用新型]一种带有安全结构的钠硫电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种钠硫电池，更具体地说，本实用新型涉及一种带有安全结构的钠硫电池，属于钠硫电池技术领域。

背景技术

钠硫电池是一种高能量密度的二次电池，已经成功应用于消峰填谷、可再生能源调节、应急电源等方面。钠硫电池是以金属钠作为负极、beta-Al₂O₃陶瓷作为电解质和隔膜、硫或多硫化钠作为正极活性物质。钠硫电池的工作温度为300-400℃，在此工作温度下负极的金属钠、正极的硫或多硫化钠是熔融态，具有很强的反应活性。正负极活性物质如果直接大量接触，将发生快速的自发反应并释放大量热量，如不对这一情况进行预防和控制，将可能引起着火。钠硫电池的安全性设计是关系到这种电池技术大规模应用的重要技术问题。

目前在钠硫电池安全性设计中，通常采用不锈钢或铝合金，或者两者嵌套的圆柱形空心罐，用于在电池内部存储金属钠，在空心罐底部开至少一个限流孔，供电池正常工作过程中熔融金属钠的流通，在电池内部钠和硫快速反应导致温度异常时，限流孔抑制金属钠从空心罐中流出的速度从而防止大量金属钠与硫快速反应。国家知识产权局于2013.5.29公开一件公开号为CN103123986A，名称为“一种用于钠硫电池的安全结构”的实用新型专利，该专利涉及一种在上述带限流孔的空心罐基础上增加限流孔封堵部件的安全性设计，其特点是，在空心罐内部采用一个隔板和封堵部件，隔板和封堵部件之间通过熔丝和弹簧连接，熔丝的熔点小于所述弹簧的熔点，电池正常工作温度下，弹簧始终处于压缩状态，熔丝在400℃条件下拉力小于弹簧的弹力甚至熔丝发生断裂，封堵部件下落将限流孔封闭，阻止金属钠从空心罐中流出。

上述专利涉及的金属钠封堵方式能够在电池内部出现温度异常，并导致熔丝达到400℃以上后阻止金属钠与硫的反应，降低电池出现更高温度甚至着火的可能性。但这种方式有滞后性，如果出现陶瓷隔膜破裂，金属钠和硫反应至一定程度，使得温度传递到熔丝并使熔丝达到400℃以上才能够封堵金属钠，与熔丝相连的封堵部件和压缩状态的弹簧有可能提前失效。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有技术中的钠硫电池安全结构存在滞后性，安全性不高的问题，提供一种带有安全结构的钠硫电池，其结构简单，装配容易，实用性强，且不会出现滞后的情况，安全性大大提高。

为了实现上述目的，本实用新型的具体技术方案如下：

一种带有安全结构的钠硫电池，包括钠硫电池壳体、储钠罐、陶瓷电解质隔膜管，其特征在于：所述的陶瓷电解质膈膜管套接在所述的储钠罐外，所述的陶瓷电解质隔膜管与所述的储钠罐之间为阴极室，所述的储钠罐的底部开有限流孔；所述的陶瓷电解质膈膜管的底部与所述的钠硫电池壳体之间设置有处于压缩状态的碟簧；

所述的带有安全结构的钠硫电池还包括：所述的陶瓷电解质膈膜管的底部与所述的碟簧的顶部之间设置有用于托住陶瓷电解质膈膜管底部的承托件；

和/或所述的碟簧的底部与所述的钠硫电池壳体之间设置有垫板。

本实用新型所述的承托件为碗形承托件，与所述的陶瓷电解质膈膜管底部相适配。

本实用新型所述的承托件为圆片。

上述承托件的厚度为0.1-5mm。

本实用新型所述的垫板为方形或圆形。

上述垫板的厚度为0.1-4mm。

本实用新型所述的碟簧为耐高温碟簧，其材质为表面镀铬或镍铬涂层的高温合金钢。该耐高温碟簧在500℃以下具有良好的弹性，材质例如GH4145、GH4169、因科镍等，在钠硫电池中的装配状态为压缩状态，压力10-500N。

本实用新型所述的承托件和垫板的材质为耐腐蚀钢、防锈铝合金或者陶瓷。例如表面镀铬的不锈钢、5052铝合金、氧化铝陶瓷或者氧化锆陶瓷。

本实用新型带来的有益技术效果：

1、本实用新型解决了现有技术中的钠硫电池安全结构存在滞后性，安全性不高的问题。本实用新型带有安全结构的钠硫电池在陶瓷电解质膈膜管的底部与所述的钠硫电池壳体之间设置有处于压缩状态的碟簧，能够在钠硫电池内部陶瓷电解质膈膜管出现破裂后，立即使陶瓷电解质膈膜管内底部与储钠罐底部贴合，将储钠罐底部的限流孔封堵，避免金属钠流出与硫快速反应，不需要等到钠和硫大量反应导致温度上升并传递到封堵组件，这样的安全结构没有滞后性，发生安全事件能够即时反应，大大提高了安全性。

2、本实用新型的钠硫电池中的安全结构可以预先独立制造，且结构简单，在装配钠硫电池过程中放入即可，方便简单。