一種鈉硫電池正極的封裝方法與流程

本發明涉及一種鈉硫電池正極的封裝方法。

背景技術：

鈉硫電池是一種分別以硫磺和金屬鈉作為正、負極活性物質，以β"-氧化鋁制成的電解質陶瓷管為電解質隔膜的儲能電池。電池在300～330℃的工作溫度下，正極的硫磺得到電子變成硫離子，負極金屬鈉失去電子變成鈉離子，并通過電解質陶瓷管進入正極，與正極硫離子結合，生成多硫化鈉。作為電池正極活性材料的硫磺，由于自身不導電，使用時需要浸透在導電性強的碳氈中，現有的工藝是將硫加熱熔融后在注入到放有碳氈的模具中形成預制件，再組裝進入電池正極，并封裝。

在公開號為CN 103500855 A和CN 103531855 A發明專利申請中公開了鈉硫電池正極結構，并通過使用疊氮化鈉來調節封裝后的內部氣壓。由于該方法使用的疊氮化鈉有劇毒，生產過程較危險，此外，相關專利也未給出控制氣壓的具體方法。在公開號為CN 103123985 A發明專利申請中公開了一種鈉硫電池壓裝結構，即將產品在真空下進行過盈配合，再取出到大氣環境下進行封裝，該方法對零件加工精度要求過高，且該方法難以保證封裝的可靠性和一致性。

技術實現要素：

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種鈉硫電池正極的封裝方法，其可有效保證鈉硫電池的正極半電池內部氣壓的一致性，有效避免鈉硫電池在運行溫度下受應力的影響。從而保證鈉硫電池的安全性，延長了鈉硫電池的壽命。

實現上述目的的一種技術方案是：一種鈉硫電池正極的封裝方法，包括下列步驟：

正極半電池組裝步驟：將底蓋、外殼、鋼鋁過渡環、結構緩沖件和硫電極組裝為正極半電池，其中底蓋將所述外殼的底部封閉，所述鋼鋁過渡環連接所述外殼的頂部和所述結構緩沖件的底部；

抽真空步驟：將負極半電池與所述正極半電池一起放入真空焊接箱內，并對所述真空焊接箱抽真空，抽真空過程中，所述負極半電池的正極封接環外圓周的內臺階與所述正極半電池的結構緩沖件頂部內圓周的外臺階之間留有豎直方向的間隙；

真空焊接步驟：所述負極半電池的正極封接環外圓周的內臺階與所述正極半電池的結構緩沖件頂部內圓周的外臺階受力配合，并沿著所述內臺階和所述外臺階之間配合面進行真空激光焊接；

泄真空步驟：對所述真空焊接箱泄真空，打開所述真空焊接箱的箱門，取出鈉硫電池。

進一步的，所述正極半電池組裝步驟包括：

通過激光焊接將所述底蓋與所述外殼的底部焊接在一起，將所述外殼的底部封閉，

通過激光焊接將所述鋼鋁過渡環焊接在所述外殼的頂部；

向所述外殼中裝入所述硫電極；

通過激光焊接將所述結構緩沖件焊接在所述鋼鋁過渡環的頂部。

進一步的，所述抽真空步驟中，所述正極半電池與所述真空焊接箱內的焊接夾具的下夾具固定，所述負極半電池由所述真空焊接箱內的焊接夾具中的上夾具固定。

進一步的，抽真空步驟完成時，所述真空焊接箱內的氣壓為10Pa。

進一步的，所述真空焊接步驟中，所述真空焊接箱內的氣壓保持恒定。

再進一步的，所述真空焊接步驟中，通過流量可調的抽真空泵對所述真空焊接箱進行抽氣，以及通過流量可調的氣體輸入泵對所述真空焊接箱進行補氣來保持所述真空焊接箱內氣壓的恒定。

進一步的，該鈉硫電池正極的封裝方法通過一個具有兩個真空焊接室的真空焊接箱進行，兩個所述真空焊接室交替進行真空焊接步驟。

采用了本發明的一種鈉硫電池正極的封裝方法的技術方案，包括下列步驟：正極半電池組裝步驟：將底蓋、外殼、鋼鋁過渡環、結構緩沖件和硫電極組裝為正極半電池，其中底蓋將所述外殼的底部封閉，所述鋼鋁過渡環連接所述外殼的頂部和所述結構緩沖件的底部；抽真空步驟：將負極半電池與所述正極半電池一起放入真空焊接箱內，并對所述真空焊接箱抽真空，抽真空過程中，所述負極半電池的正極封接環外圓周的內臺階與所述正極半電池的結構緩沖件頂部內圓周的外臺階之間留有豎直方向的間隙；真空焊接步驟：所述負極半電池的正極封接環外圓周的內臺階與所述正極半電池的結構緩沖件頂部內圓周的外臺階受力配合，并沿著所述內臺階和所述外臺階之間配合面進行真空激光焊接；泄真空步驟：對所述真空焊接箱泄真空，打開所述真空焊接箱的箱門，取出鈉硫電池。其技術效果是：其可有效保證鈉硫電池的正極半電池內部氣壓的一致性，有效避免鈉硫電池在運行溫度下受應力的影響，從而保證鈉硫電池的安全性，延長了鈉硫電池的壽命。

附圖說明

圖1為本發明的一種鈉硫電池正極的封裝方法所使用的正極半電池的結構示意圖。

圖2為本發明的一種鈉硫電池正極的封裝方法所使用的負極半電池的結構示意圖。

圖3為本發明的一種鈉硫電池正極的封裝方法所封裝的鈉硫電池的結構示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1，本發明的發明人為了能更好地對本發明的技術方案進行理解，下面通過具體地實施例，并結合附圖進行詳細地說明：

鈉硫電池包括負極半電池2和正極半電池1，其中正極半電池1包括底蓋11、外殼12、硫電極13、鋼鋁過渡環14、結構緩沖件15。外殼12由304不銹鋼制成。

本發明的一種鈉硫電池正極的封裝方法，包括下列步驟：

正極半電池組裝步驟：先通過激光焊接將底蓋11與外殼12的底部焊接在一起，將外殼12的底部封閉。通過激光焊接將鋼鋁過渡環14的底部與外殼12的頂部焊接在一起。向外殼12中裝入硫電極13，使硫電極13的底面與底蓋11的頂面接觸，硫電極13的外圓周面與外殼12的內圓周面接觸。通過激光焊接將結構緩沖件15的底部與鋼鋁過渡環14的頂部焊接在一起，形成正極半電池1。

正極半電池焊接步驟在空氣中進行。

抽真空步驟：將負極半電池2與正極半電池1一起放入真空焊接箱內，并對所述真空焊接箱抽真空。所述真空焊接箱內，負極半電池2與焊接夾具的上夾具固定，所述上夾具夾持負極半電池2的負極極耳21。正極半電池1與焊接夾具的下夾具固定。在抽真空過程中，所述上夾具使負極半電池2的正極封接環22的外圓周的內臺階221與正極半電池1的結構緩沖件15頂部內圓周的外臺階151之間留有豎直方向的間隙，保證正極半電池1徹底抽真空。

所述真空焊接箱內的氣壓達到10Pa以下時，停止抽真空。

真空焊接步驟：負極半電池2下降，負極半電池2的正極封接環22的外圓周的內臺階221與正極半電池1的結構緩沖件15頂部內圓周的外臺階151受力配合，沿著內臺階221和外臺階151之間配合面的外圓周進行真空激光焊接，從而完成對鈉硫電池正極的封接。

真空焊接步驟中，對所述真空焊接箱要同時進行抽氣和補氣，抽氣通過抽真空泵進行，補氣通過氣體輸入泵進行，所述抽真空泵和所述氣體輸入泵上都設有流量調節閥，調節所述流量調節閥以保證所述真空焊接箱內氣壓的恒定。真空焊接結束后，所述抽真空泵和所述氣體輸入泵自動關閉。

泄真空步驟：對所述真空焊接箱泄真空，打開所述真空焊接箱的箱門，取出鈉硫電池。

本發明的一種鈉硫電池正極的封裝方法可有效保證鈉硫電池的正極半電池1內部氣壓的一致性，同時，通過調整結構緩沖件15的尺寸，以及真空焊接步驟中所述真空焊接箱內的氣壓，可有效避免鈉硫電池在運行溫度下受應力的影響。

本發明的一種鈉硫電池正極的封裝方法通過將正極半電池1和負極半電池2放入真空焊接箱內進行抽真空，待所述真空焊接箱內的氣壓降至設置值時，將正極半電池1和負極半電池2配合，并在所述真空焊接箱內進行激光焊接。為了提高焊接效率，所述真空焊接箱分為兩個真空焊接室，兩個所述真空焊接室中的激光焊接交替進行。本發明可以保證鈉硫電池的安全性以及內部壓力的一致性，從而延長電池的壽命。

同時，本發明的一種鈉硫電池正極的封裝方法通過控制真空焊接步驟中所述真空焊接箱內部的氣壓嚴格精準控制鈉硫電池的內部氣壓，即保證電池在運行溫度下，正極半電池1內的氣壓略高于負極半電池2內的氣壓，且正極半電池1和負極半電池2內的氣壓均為負壓，可進一步保證鈉硫電池的一致性和電池的壽命。

本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明，而并非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發明的權利要求書范圍內。