专利名称：一种大功率钠硫动力电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新的电能源装置，是一种可循环充电使用的 电池，在真空条件下制作而成，尤其是大功率钠硫动力电池，它区别 于原"钠硫电池"。本电池可作为火车、船舶、军舰、潜艇的动力能源， 来取代对石油资源的依赖，且不排放任何物质，也可与电力联网作为 城市照明供电，尤其适合地下采矿业和取代汽车发动机。
背景技术：
目前，在行业内公知钠硫电池能量大、体积小，使用寿命长，充 电时间短，其原因是它的活性物质不是铅(Pb)和二氧化铅(Pb02)，而是化学物质金属钠(Na)和硫(S)，电解质也不是硫酸水溶液，而是多铝 酸钠导电陶瓷，分子式为化20-八1203，贝特三氧化二铝((3"-Al203) 陶瓷电解质将钠与硫隔开，构成电池的正、负极，形成电化学回路。 电池在使用过程中，也需要充电，但不完全依赖于蓄电，而是靠电子 转移再生能量，因此一次性充电时间只须几十分钟，可连续充电近二 万次，也就是在十年以上的使用寿命。电池经热反应后的理论能量为 780瓦时公斤，在同等容量下这是铅酸电池的十倍以上，但是原"钠 硫电池"存在如下三个方面的缺陷，也是致命的。(l)电池放电时，负极仓中的钠离子大量涌出，使钠的液位下降， 液面以上完全处在无液状态，使电解质的离子半径有效率全部停止工 作，使电池总能量随钠液下降而减弱。 (2) 石墨碳粘电极棒的提前退化电池的活性物质——硫是绝缘 体，当硫原子浸入石墨微孔时，增大了电极棒的电阻，使其导电功能 退化，而电池提前报废。(3) 电解质——导电陶瓷中的钙(Ca)，以及微气孔也是绝缘体，当 电池的热反应温度上升到一定值，钙游离出来阻碍电解质的离子半 径，钠离子无法穿透陶瓷壁，电池能量迅速下降而报废。发明内容本实用新型提供一种大功率钠硫动力电池，它解决上述三方面的 技术问题所采用的技术方案是一种大功率钠硫动力电池，其中，所述动力电池为单体组合式， 外观呈长方形块状体，包括在外壳中为正极活性物质硫的反应瓶、导 电陶瓷电解质、负极活性物质钠的反应瓶、和两只电极棒；两只电极 棒伸出壳外，构成电池正负极接线柱。根据本实用新型，其中，单体组合式外观呈长方形块状体。根据本实用新型，其中，所述外壳由高分子聚合物碳化纤维合成。根据本实用新型，其中，所述电池正极活性物质硫反应瓶呈圆柱 体瓶形，上端设有多硫化钠缓冲仓，材料为特种不锈钢Fe-Cr72M02Ti。根据本实用新型，其中，所述电池电解质呈圆柱体瓶形，材料是 多铝酸钠，分子式Na-(3"-A1203 。根据本实用新型，其中，所述负极活性物质反应瓶，在原钠硫电 池电解质陶瓷内部新增设的构件为园柱体瓶形，下设喷孔，材料为特 种不锈钢Fe-Cr72Mo2Ti。根据本实用新型，其中，所述两只电极棒材料是采用核反应堆燃 烧棒的特种锆金属Zr。
如图1和图2所示，本实用新型经过对材料的更换和三步法的工 艺改进，可提供一种大功率钠硫动力电池，其使用寿命比原来可提高 一倍以上，接近二万次连续充电，且终生不用维修。由于它的功率不 再减弱，便可作为火车、船舶、军舰、潜艇的源动力，及与电力联网 作为城市照明用，以大功率块状，小功率单体组合式可用于城市交通 车辆，以取代其发动机，不再依赖石油资源为燃料。
图1为本实用新型电池单体纵剖面整体结构图； 图2为本实用新型总体结构示意图。 附图标记说明电池硫的反应瓶2，导电陶瓷电解质3，钠反应瓶4，电极棒5。
具体实施方式
如图1所示，图标4是原"钠硫电池"中新增的一个钠反应瓶，其 特征是圆柱体瓶形，下设放射喷孔，瓶中钠液受钠气压的因素，钠液 由底部孔中喷出浸漫陶瓷壁。瓶中的钠液即是下降85%以上，陶瓷壁 始终保持厚达数毫米的钠液，它解决了因钠液下降而能量减弱的现 象。如图1所示，图标5是电池的电极棒，现已改用锆金属(Zr)， 可随电池终生寿命而不退化。如图1所示，图标3为导电陶瓷电解质，为瓶型圆柱状，材料是 贝特三氧化二铝(P"-AL203)，其制作工艺是取经加工后平均粒度 为0.4pm的P"-AL203粉，以无水乙醇为介质经球磨，制成酒泥浆， 经喷雾干燥制粒，在125(TC条件下预烧，此为第一步。再制成粉料
于模中，以195—200mPa压力下静压成形放入匣钵中，外经封固入 炉，经1450—1590。C煅烧，为第二步。待炉温自冷，取出成品件， 以350。C回火24小时后取出制光，此为第三歩。此预烧三步合成法， 暂称"三步法"可消除电池导电陶瓷中微气孔和钙的无效成份。本实用新型提供了一种大功率钠硫动力电池，其使用寿命比原来 可提高一倍以上，接近二万次连续充电，且终生不用维修。由于它的 功率不再减弱，便可作为火车、船舶、军舰、潜艇的源动力，及与电 力联网作为城巿照明用，以大功率块状，小功率单体组合式可用于城 市交通车辆，以取代其发动机，不再依赖石油资源为燃料。
权利要求1、 一种大功率钠硫动力电池，其特征在于，所述动力电池为单 体组合式，外观呈长方形块状体，包括在外壳中为正极活性物质硫的反应瓶、导电陶瓷电解质、负极活性物质钠的反应瓶、和两只电极棒; 两只电极棒伸出壳外，构成电池正负极接线柱。
2、 根据权利要求1所述的大功率钠硫动力电池，其特征是单 体组合式外观呈长方形块状体。
3、 根据权利要求1所述的大功率钠硫动力电池，其特征是所述外壳由高分子聚合物碳化纤维合成。
4、 根据权利要求1所述的大功率钠硫动力电池，其特征是所 述电池正极活性物质硫反应瓶呈圆柱体瓶形，上端设有多硫化钠缓冲仓，材料为特种不锈钢Fe-Cr72Mo2Ti。
5、 根据权利要求1所述的大功率钠硫动力电池，其特征是所述导电陶瓷电解质呈圆柱体瓶形，材料是多铝酸钠，其分子式为Na-(3"-Al203。
6、 根据权利要求1所述的大功率钠硫动力电池，其特征是所 述负极活性物质反应瓶，在原钠硫电池电解质陶瓷内部新增设的构件为圆柱体瓶形，下设喷孔，材料为特种不锈钢Fe-Ci"72M02Ti。
7、 根据权利要求1所述的大功率钠硫动力电池，其特征是所述两只电极棒的材料是采用核反应堆燃烧棒的特种锆金属Zr。
专利摘要本实用新型提供了一种从材料到工艺、经过改进的大功率钠硫动力电池。所述动力电池为单体组合式，外观呈长方形块状体，包括在外壳中为正极活性物质硫的反应瓶、导电陶瓷电解质、负极活性物质钠的反应瓶、和两只电极棒；两只电极棒伸出壳外，构成电池正负极接线柱。本实用新型的大功率钠硫动力电池与原“钠硫电池”的最大区别经改进后，其使用寿命增长一倍以上，由于能量的增大，它的适用领域较前者更为广泛。
文档编号H01M10/38GK201038266SQ200720142928
公开日2008年3月19日 申请日期2007年4月19日 优先权日2007年4月19日
发明者陈会林 申请人:陈会林;周 琼;陈 虎