[发明专利]具有高反应界面的钠-氯化物电池

说明书

本发明涉及具有高反应界面的钠‑氯化物电池，由以下各部分组成：具有开口端的导电外壳，所述导电外壳内部具有呈阵列分布的多个电解质陶瓷管；导电盖部，用于封闭连接在导电外壳的开口端；设置在导电外壳和导电盖部之间的用于承载多个电解质陶瓷管的绝缘陶瓷基体，且每个电解质陶瓷管的开口部与绝缘陶瓷基体中相应的贯通部分别连通；每个电解质陶瓷管内包括正极物质及集流电极，且所述集流电极穿过绝缘陶瓷基体的贯通部与导电盖部连接；所述导电外壳和每个电解质陶瓷管之间填充导电材料。

技术领域

本发明涉及一种电池结构，具体涉及一种具有高反应界面的钠-氯化物电池，属于电池领域。

背景技术

钠－氯化物电池由Na-S电池发展而来，除了具有与Na-S电池类似的高理论比容量、良好的循环性能、长寿命、无自放电等优点以外，其安全性能远远高于Na-S电池。无论是过充、过放，还是beta-Al₂O₃/Na₃Zr₂Si₂PO₁₂电解质隔膜损坏，导致正负极短路，都呈低电流模式，不会放出大量的热，因而不会发生像Na-S电池短路时产生的燃烧甚至爆炸等安全事故。此外，钠－氯化物电池处于放电状态，组装时为无Na操作，降低了操作难度，节约了成本。

基于这些优点，钠－氯化物电池的研究日益受到人们的重视，也使其成为电动汽车及大容量能量存储的一个重要选择。然而，钠－氯化物电池的功率密度不高，这限制了其作为电动汽车动力电源方面的应用。

为了提高钠－氯化物电池的功率密度，研究者进行了大量的卓有成效的研究工作，主要是基于提高电池电化学反应的反应面积，缩短离子的扩散路径。电解质的结构也由最初的圆柱管式结构逐步发展到四叶草管式结构，电池的功率密度也例如由80W/kg，逐步提高至115W/kg。

例如，在专利1(中国专利公开号CN101752614A)中记载了一种高能量密度钠-氯化镍单体电池及其电池组。其中，公开了该钠-氯化镍单体电池中的电解质陶瓷管的截面为圆形或十字花型，类似于如上所述的圆柱管式结构及四叶草管式结构的电解质陶瓷管。

尽管如上所述，在现有技术中，通过将电解质的结构由圆柱管式结构发展到四叶草管式结构，钠－氯化物电池已逐步提高了电池的功率密度。但是，不管是圆柱管式结构及四叶草管式结构的电解质陶瓷管，其能量密度和功率密度提升有限，且单体电池容量受限。目前仍试图研发出具有更高的能量密度和功率密度的大容量钠－氯化物电池。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种具有高反应界面的钠－氯化物电池，使得钠－氯化物电池能够具有更高的能量密度和功率密度，并便于大容量设计。

为此，本发明提供了一种具有高反应界面的钠－氯化物电池，由以下各部分组成：

具有开口端的导电外壳，所述导电外壳内部具有呈阵列分布的多个电解质陶瓷管；

导电盖部，用于封闭连接在导电外壳的开口端；

设置在导电外壳和导电盖部之间的用于承载多个电解质陶瓷管的绝缘陶瓷基体，且每个电解质陶瓷管的开口部与绝缘陶瓷基体中相应的贯通部分别连通(图1中21为贯通部)；

每个电解质陶瓷管内包括正极物质及集流电极，且所述集流电极穿过绝缘陶瓷基体的贯通部与导电盖部连接；

所述导电外壳和每个电解质陶瓷管之间填充导电材料；所述导电材料选自碳、石墨、金属中的至少一种。其中，如碳、石墨、金属的形态可为颗粒、纤维、粉末、片材等，用于连通电解质陶瓷管和导电外壳。