申请/专利权人：江苏先进无机材料研究院

申请日：2016-12-12

公开（公告）日：2023-05-26

公开（公告）号：CN106410212B

主分类号：H01M4/76

分类号：H01M4/76;H01M10/054

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.05.26#授权;2017.03.15#实质审查的生效;2017.02.15#公开

摘要：本发明公开了一种钠硫电池正极集流体，包括从下至上依次同轴设置的底盖、外壳、钢铝过渡环和缓冲结构件，外壳呈内部中空结构；底盖封堵在所述外壳的下端开口，且所述底盖与所述外壳的底端通过激光焊接连接在一起；钢铝过渡环由下部的不锈钢环和上部的铝合金环组成，所述不锈钢环的顶端和铝合金环的底端通过摩擦焊接连接在一起；钢铝过渡环的底端与所述外壳的顶端通过激光焊接连接在一起；钢铝过渡环的顶端与所述缓冲结构件的底端通过激光焊接连接在一起。本发明的钠硫电池正极集流体，可有效防止正极活性物质的腐蚀，适用于铝合金基钠硫电池。

主权项：1.一种钠硫电池正极集流体，其特征在于，包括从下至上依次同轴设置的底盖、外壳、钢铝过渡环和缓冲结构件，其中：所述外壳呈内部中空结构；所述底盖封堵在所述外壳的下端开口，且所述底盖与所述外壳的底端通过激光焊接连接在一起；所述钢铝过渡环由下部的不锈钢环和上部的铝合金环组成，所述不锈钢环的顶端和铝合金环的底端通过摩擦焊接连接在一起；所述钢铝过渡环的底端与所述外壳的顶端通过激光焊接连接在一起；所述钢铝过渡环的顶端与所述缓冲结构件的底端通过激光焊接连接在一起；所述缓冲结构件由塑性变形材料制成；所述底盖与所述外壳的激光焊接的焊接深度为焊接至焊缝坡口底部。

全文数据：一种钠硫电池正极集流体技术领域[0001] 本发明涉及一种钠硫电池正极集流体。背景技术[0002] 钠硫电池作为最具应用前景的储能电池，已广泛应用。正极集流体作为钠硫电池的一核心部件，在电池中起到导电及支撑电池的作用，由于电池运行过程中正极熔融态的硫及多硫化钠Na2Sx具有强的腐蚀性能，若正极集流体耐蚀性能较差，电池性能会很快衰减，因此，电池正极集流体除需要具有良好的导电性、机械性能外，还需要具有强的耐蚀性能。[0003] 现有的钠硫电池正极集流体主要有两种材料，一种是具有较好耐蚀性的不锈钢，如SUS316L等;另一种是采用表面具有耐蚀性涂层的铝合金材料。对于不锈钢基钠硫电池来说，电池制造工艺复杂，电池寿命和安全性能至今还未有规模化应用先例，已具有钠硫电池规模化应用的日本NGK公司采用铝合金作为电池集流体，铝合金表面进行涂层处理。然而，对于铝合金正极集流体而言，在其表面进行涂层处理价格昂贵，国内尚未找到技术可靠，且可规模化生产价格合理的供应商。发明内容[0004] 本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种钠硫电池正极集流体，可有效防止正极活性物质的腐蚀，适用于铝合金基钠硫电池。[0005] 实现上述目的的技术方案是:一种钠硫电池正极集流体，包括从下至上依次同轴设置的底盖、外壳、钢铝过渡环和缓冲结构件，其中:[0006] 所述外壳呈内部中空结构；[0007] 所述底盖封堵在所述外壳的下端开口，且所述底盖与所述外壳的底端通过激光焊接连接在一起；[0008] 所述钢铝过渡环由下部的不锈钢环和上部的铝合金环组成，所述不锈钢环的顶端和铝合金环的底端通过摩擦焊接连接在一起；[0009] 所述钢铝过渡环的底端与所述外壳的顶端通过激光焊接连接在一起；[0010] 所述钢铝过渡环的顶端与所述缓冲结构件的底端通过激光焊接连接在一起。[0011] 上述的一种钠硫电池正极集流体，其中，所述不锈钢环和铝合金环的摩擦焊接的焊缝气密性要求漏率5.0*10-8Pa•mW焊接强度要求所述不锈钢环和铝合金环的结合强度不低于所述铝合金环的母材强度;接头抗热性能要求经过10次热震测试后气密性和强度不发生变化。[0012] 上述的一种钠硫电池正极集流体，其中，所述底盖、外壳和不锈钢环分别由SUS316L不锈钢材料制成;所述铝合金环由3003铝合金材料制成。[0013] 上述的一种钠硫电池正极集流体，其中，所述缓冲结构件由塑性变形材料制成。[〇〇14]上述的一种钠硫电池正极集流体，其中，所述底盖与所述外壳的激光焊接的焊接深度为焊接至焊缝坡口底部。[0015] 上述的一种钠硫电池正极集流体，其中，所述钢铝过渡环与所述外壳的激光焊接的焊接深度为焊接至焊缝坡口底部。[0016] 上述的一种钠硫电池正极集流体，其中，所述钢铝过渡环与所述缓冲结构件的激光焊接的焊接深度为焊接至焊缝坡口底部。[0017]本发明的钠硫电池正极集流体，通过结合SUS316L不锈钢的强抗腐蚀性能和铝合金基钠硫电池的封接特性，采用钢铝过渡结合的正极集流体作为新开发铝合金基钠硫电池的集流体，可有效解决铝合金基钠硫电池的集流体腐蚀问题。附图说明[0〇18]图1为本发明的纳硫电池正极集流体的结构不意图；[0019]图2a为图1中A部分的放大示意图；[〇〇2〇]图2b为图1中B部分的放大示意图；[0021]图2c为图1中C部分的放大示意图；[〇〇22]图3为本发明的钠硫电池正极集流体的钢铝过渡环的结构示意图；[〇〇23]图4为采用本发明的钠硫电池正极集流体的钠硫电池的结构示意图。具体实施方式[0024] 为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明:[〇〇25]请参阅图1至图3,本发明的最佳实施例，一种钠硫电池正极集流体，包括从下至上依次同轴设置的底盖1、外壳2、钢铝过渡环3和缓冲结构件4。[0026] 外壳2呈内部中空结构;底盖1封堵在外壳2的下端开口，且底盖1与外壳2的底端通过激光焊接连接在一起，底盖1与外壳2的激光焊接H1的焊接深度为焊接至焊缝坡口底部见图2a。[0027]钢铝过渡环3由下部的不锈钢环32和上部的铝合金环31组成见图3，不锈钢环32的顶端和铝合金环31的底端通过摩擦焊接连接在一起;不锈钢环32和铝合金环31的摩擦焊接MH1的焊缝气密性要求漏率He检5.0*10-8Pa•m3。1;焊接强度要求不锈钢环32和铝合金环31的结合强度不低于铝合金环31的母材强度;接头抗热性能要求经过10次热震测试后气密性和强度不发生变化。[0028]钢铝过渡环3的底端与外壳2的顶端通过激光焊接连接在一起，钢铝过渡环3与外壳2的激光焊接H2的焊接深度为焊接至焊缝坡口底部见图2b;钢铝过渡环3的顶端与缓冲结构件4的底端通过激光焊接连接在一起，钢铝过渡环3与缓冲结构件4的激光焊接H3的焊接深度为焊接至焊缝坡口底部见图2c。[〇〇29]底盖1、外壳2和不锈钢环32分别由SUS316L不锈钢材料制成，该部分在电池中与正极活性物质硫及多硫化钠Na2Sx接触，其余部分不与正极活性物质接触，因此，该正极集流体可有效防止正极活性物质的腐蚀，适用于铝合金基钠硫电池;铝合金环31由3003铝合金材料制成，该部分在电池中不与正极活性物质硫及多硫化钠Na2Sx接触。[0030]缓冲结构件4由塑性变形材料制成，缓冲结构件4具有塑性变形功能，当电池升温或降温过程中，由于正极活性物质的熔化或凝固，缓冲结构件4起到缓冲作用，防止其它部位的损坏。[〇〇31]请参阅图4，本发明的钠硫电池正极集流体在钠硫电池结构中，电池的正、负极电极由绝缘陶瓷环11进行阻隔，位于绝缘陶瓷环11外部的底盖1、外壳2、钢铝过渡环3、缓冲结构件4、正极封接环5、正极极耳6和硫电极7为电池的正极部分；电池电解质隔膜8起到阻隔正负极活性物质直接接触，同时可以导通钠离子作用；，位于绝缘陶瓷环11内部的金属钠9、安全管10、负极封接环12、负极密封盖13和负极极耳14为电池的负极部分。[〇〇32]综上所述，本发明的钠硫电池正极集流体，通过结合SUS316L不锈钢的强抗腐蚀性能和铝合金基钠硫电池的封接特性，采用钢铝过渡结合的正极集流体作为新开发铝合金基钠硫电池的集流体，可有效解决铝合金基钠硫电池的集流体腐蚀问题。[〇〇33]本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

权利要求：1.一种钠硫电池正极集流体，其特征在于，包括从下至上依次同轴设置的底盖、外壳、钢铝过渡环和缓冲结构件，其中:所述外壳呈内部中空结构；所述底盖封堵在所述外壳的下端开口，且所述底盖与所述外壳的底端通过激光焊接连接在一起；所述钢铝过渡环由下部的不锈钢环和上部的铝合金环组成，所述不锈钢环的顶端和铝合金环的底端通过摩擦焊接连接在一起；所述钢铝过渡环的底端与所述外壳的顶端通过激光焊接连接在一起；所述钢铝过渡环的顶端与所述缓冲结构件的底端通过激光焊接连接在一起。2.根据权利要求1所述的一种钠硫电池正极集流体，其特征在于，所述不锈钢环和铝合金环的摩擦焊接的焊缝气密性要求漏率5.0*10-8Pa•m3。1;焊接强度要求所述不锈钢环和铝合金环的结合强度不低于所述铝合金环的母材强度;接头抗热性能要求经过10次热震测试后气密性和强度不发生变化。3.根据权利要求1或2所述的一种钠硫电池正极集流体，其特征在于，所述底盖、外壳和不锈钢环分别由SUS316L不锈钢材料制成;所述铝合金环由3003铝合金材料制成。4.根据权利要求1所述的一种钠硫电池正极集流体，其特征在于，所述缓冲结构件由塑性变形材料制成。5.根据权利要求1所述的一种钠硫电池正极集流体，其特征在于，所述底盖与所述外壳的激光焊接的焊接深度为焊接至焊缝坡口底部。6.根据权利要求1所述的一种钠硫电池正极集流体，其特征在于，所述钢铝过渡环与所述外壳的激光焊接的焊接深度为焊接至焊缝坡口底部。7.根据权利要求1所述的一种钠硫电池正极集流体，其特征在于，所述钢铝过渡环与所述缓冲结构件的激光焊接的焊接深度为焊接至焊缝坡口底部。

百度查询： 江苏先进无机材料研究院 一种钠硫电池正极集流体

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