一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置製造方法
2023-11-30 04:13:36 1
一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了化學儲能領域的一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置，包括一個用於固定鈉罐的導軌支架，所述導軌支架的頂端設有上穿刺裝置，所述導軌支架的底端設有下穿刺裝置，所述上穿刺裝置上設有一根上穿刺針，所述上穿刺針針尖豎直向下指向所述鈉罐的頂部，所述上穿刺針的徑向中心設有一根供惰性保護氣體過流上中空管，所述下穿刺裝置上設有一根下穿刺針，所述下穿刺針針尖豎直向上指向所述鈉罐的底部，所述下穿刺針的徑向中心設有一根供液態鈉過流的下中空管。其技術效果是：其能夠有效保證注鈉過程的安全性，防止液態鈉在注鈉過程中被氧化。
【專利說明】一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及化學儲能領域的一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置。
【背景技術】
[0002]鈉硫電池不僅可以解決巨大的晝夜電力需求峰谷差問題，而且可以實現風能、太陽能等新型低碳能源技術的併網，解決電力短缺問題。自1992年首座鈉硫電池儲能電站示範運行後，全球已經有200座超過300MW的鈉硫電池儲能電站示範運行，經過安全性和可靠性的長期測試，已在提高風能和太陽能等可再生能源系統的穩定性、平滑用戶側負荷及緊急供電等方面發揮重要作用。
[0003]兆瓦級的鈉硫儲能系統己步入商業化階段。在鈉硫電池最關鍵的裝配環節一注鈉環節中，需要用到一種負極針刺注鈉裝置。目前鈉硫電池負極針刺注鈉裝置的技術難點在於：第一，鈉硫電池負極針刺注鈉裝置，不僅要能對液態鈉進行傳輸，還必須能對氮氣、氬氣等惰性保護氣體進行傳輸。第二在鈉硫電池裝配過程中，由於金屬鈉活潑，易與水、氧等反應，因此注鈉環節採用的鈉硫電池負極針刺注鈉裝置的設計非常重要，以確保注鈉過程的安全性。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置，其能夠有效保證注鈉過程的安全性，防止液態鈉在注鈉過程中被氧化。
[0005]實現上述目的的一種技術方案是：一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置，包括一個用於固定鈉罐的導軌支架，所述導軌支架的頂端設有上穿刺裝置，所述導軌支架的底端設有下穿刺裝置，所述上穿刺裝置上設有一根上穿刺針，所述上穿刺針針尖豎直向下指向所述鈉罐的頂部，所述上穿刺針的徑向中心設有一根供惰性保護氣體過流上中空管，所述下穿刺裝置上設有一根下穿刺針，所述下穿刺針針尖豎直向上指向所述鈉罐的底部，所述下穿刺針的徑向中心設有一根供液態鈉過流的下中空管。
[0006]進一步的，所述上穿刺裝置還包括上穿刺固定架和上彈簧，所述上彈簧內置於所述上穿刺固定架，並可沿豎直方向伸縮，所述上穿刺針從上至下貫穿所述上彈簧，且所述上穿刺針的頂部與所述上穿刺固定架的頂部固定。
[0007]再進一步的，所述上穿刺固定架的底面設有上橡膠密封墊。
[0008]再進一步的，所述上穿刺針的針尖頂部的外壁上均布有多個與所述上中空管底部連通的惰性保護氣體流入孔。
[0009]更進一步的，所述上中空管的底部為錐形。
[0010]進一步的，所述下穿刺裝置還包括下穿刺固定架和下彈簧，所述下彈簧內置於所述下穿刺固定架，並可沿豎直方向伸縮，所述下穿刺針從上至下貫穿所述下彈簧，且所述下穿刺針的底部與所述下穿刺固定架的底部固定。
[0011]再進一步的，所述下穿刺固定架的頂面設有下橡膠密封墊。[0012]再進一步的，所述下穿刺針的針尖底部的外壁上均布有多個與所述下中空管頂部連通的注鈉孔。
[0013]更進一步的，所述下中空管的頂部為錐形。
[0014]進一步的，所述下穿刺針和所述上穿刺針均是由剛玉或者不鏽鋼製成的。
[0015]採用了本發明的一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置的技術方案，即在鈉罐上方設有一個帶有上穿刺針上穿刺裝置，用以刺破鈉罐頂部，將惰性保護氣體導入鈉罐並使鈉罐內產生正壓，在鈉罐下方設有一個帶有下穿刺針的下穿刺裝置，用以刺破鈉罐底部，在鈉罐內正壓的作用下將鈉罐內的液態鈉導入鈉硫電池負極的儲鈉管內的技術方案。其技術效果是:其能夠有效保證注鈉過程的安全性，防止液態鈉在注鈉過程中與水和氧氣發生接觸而導致液態鈉被氧化，同時可在注鈉的過程中完成對氮氣、氬氣等惰性保護氣體的傳輸。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置的結構示意圖。
[0017]圖2為本發明的一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置的上穿刺針的主視圖。
[0018]圖3為本發明的一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置的上穿刺針的A-A面剖視圖。
[0019]圖4為本發明的一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置的上穿刺針的仰視圖。
[0020]圖5為本發明的一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置的下穿刺針的主視圖。
[0021]圖6為本發明的一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置的下穿刺針的B-B面剖視圖。
[0022]圖7為本發明的一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置的下穿刺針的俯視圖。
【具體實施方式】
[0023]請參閱圖1至圖7，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，並結合附圖進行詳細地說明:
[0024]請參閱圖1，本發明一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置包括一個豎直方向的導軌支架1，導軌支架I用於固定鈉罐4。導軌支架I的頂端設有上穿刺裝置2，導軌支架I的底端設有下穿刺裝置3。
[0025]其中上穿刺裝置2包括上穿刺固定架21、上穿刺針22、上橡膠密封墊23和上彈簧24。
[0026]其中上彈簧24內置於上穿刺固定架21，且上彈簧24可沿豎直方向伸縮。上橡膠密封墊23固定在上穿刺固定架21的底面上。上穿刺針22針尖向下，指向鈉罐4的頂部，並沿豎直方向貫穿上穿刺固定架21及上彈簧24。
[0027]上穿刺針22的頂部與上穿刺固定架21的頂部固定。上穿刺針22的徑向中心設有上中空管221，上中空管221的頂部用於連通惰性保護氣體儲氣罐(圖中未顯示)。上穿刺針22的針尖的頂部，均布有三至四個與上中空管221底部連通的惰性保護氣體流入孔222。上中空管221的底部為錐形。上穿刺針22的外壁設計成階梯狀的結構，以利於上穿刺針22在上穿刺固定架21上的固定。
[0028]其中下穿刺裝置3包括下穿刺固定架31、下穿刺針32、下橡膠密封墊33和下彈簧34。
[0029]其中下彈簧34內置於下穿刺固定架31，且下彈簧34可沿豎直方向伸縮。下橡膠密封墊33固定在下穿刺固定架31的頂面上。下穿刺針32針尖向上，指向鈉罐4的底部，並沿豎直方向貫穿下穿刺固定架31及下彈簧24。
[0030]下穿刺針32的底部與下穿刺固定架31的底部固定。下穿刺針32的徑向中心設有下中空管321，下中空管321的底部連通鈉硫電池負極5內的儲鈉管（圖中未顯示)。下穿刺針32的針尖的頂部，均布有三至四個與下中空管321頂部連通的注鈉孔322。下中空管321的頂部為錐形。下穿刺針32的外壁設計成階梯狀的結構，以利於下穿刺針32在下穿刺固定架31上的固定。
[0031]在使用該鈉硫電池負極針刺注鈉裝置進行注鈉時，上穿刺裝置2沿著導軌支架I下移，同時上穿刺裝置2中的上彈簧24壓縮，上穿刺針22刺破上橡膠密封墊23，刺入鈉罐4的頂部。接著鈉罐4和上穿刺裝置2 —起下移，使下穿刺裝置3中的下彈簧34壓縮，下穿刺裝置3中的下穿刺針32刺穿下橡膠密封墊33，刺入鈉罐4的底部。
[0032]本實施例中，上彈簧24的作用在於增加上穿刺針22給予鈉罐4頂部的作用力，使上穿刺針22能夠刺破鈉罐4的頂部。下彈簧34的作用在於增加下穿刺針32給予鈉罐4底部的作用力，使上穿刺針32能夠刺破鈉罐4的底部。所述保護氣體儲氣罐內的惰性保護氣體通過上穿刺針22上的上中空管221和惰性保護氣體流入孔222，進入鈉罐4，使鈉罐4內產生一個正壓。在對鈉硫電池負極5的儲鈉管進行注鈉前，所述儲鈉管內處於真空狀態。鈉罐4內的液態鈉在鈉罐4內正壓的作用下，從下穿刺針32上的注鈉孔322進入下中空管321，使鈉罐4中的液態鈉通過下穿刺針32注入所述儲鈉管，完成注鈉操作。通常，所述儲鈉管的容積要大於鈉罐4的容積，從而能對所述儲鈉管進一步進行注入惰性保護氣體操作，使本發明的一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置可以進行惰性保護氣體的傳輸，以防止所述儲鈉管內的鈉氧化。下橡膠密封墊33和上橡膠密封墊23的作用在於防止注鈉過程中發生液態鈉的噴濺和滴漏，確保注鈉過程的安全。
[0033]下穿刺針32和上穿刺針22的結構相同。下穿刺針32和上穿刺針22必須採用硬度高於鋁合金，即鈉罐4的材料，並且與液態鈉不發生反應的材料製成，比如，剛玉或者不鏽鋼等。一方面可以保證下穿刺針32刺破鈉罐4的底部，上穿刺針22可以刺破鈉罐4的頂部，同時保證從鈉罐4內注入鈉硫電池負極5的儲鈉管內的液態鈉不受汙染。上穿刺針22的針尖，以及下穿刺針32的針尖均經過了淬火處理，以使上穿刺針22的針尖，以及下穿刺針32的針尖的硬度達到HR54-58S。
[0034]上穿刺針22的徑向中心設有上中空管221，上穿刺針22的針尖的頂部，設有三至四個與上中空管221底部連通的惰性保護氣體流入孔222的目的在於：加速惰性保護氣體流入鈉罐4的速率，以使鈉罐4內及早產生足夠的正壓，以將鈉罐4內的液態鈉壓入鈉硫電池負極5的儲鈉管內，上中空管221的底部為錐形的目的在於：穩定惰性保護氣體流入鈉罐4的流速。
[0035]下穿刺針32的徑向中心設有下中空管321，下穿刺針32的針尖的底部，設有三至四個與下中空管321頂部連通的注鈉孔322的目的在於：增加下中空管321的管徑，加速液態鈉從鈉罐4經下穿刺針32的下中空管321流向鈉硫電池負極5的儲鈉管的速率，第二，比起將注鈉孔322設於下穿刺針32針尖的頂部，注鈉孔322的位置降低，管徑可以擴大，可以進一步加速液態鈉從鈉罐4經下穿刺針32的下中空管321流向鈉硫電池負極5的儲鈉管的速率。第三，可以防止單個注鈉孔322堵塞而引起下穿刺針32失效，保證注鈉操作的成功進行。下中空管221的頂部為錐形的目的在於:穩定液態鈉流入鈉硫電池負極5的儲鈉管的流速。
[0036]上穿刺針22的針尖的錐角α 1，以及下穿刺針32的針尖的錐角α 2均為20?40°，這樣的錐角能在保證上穿刺針22刺破鈉罐4的頂部，下穿刺針32刺破鈉罐4底部的同時，最大程度加少注鈉過程中，鈉罐4中的液態鈉發生噴濺或滴漏的可能，最大程度保證注鈉過程的安全性。
[0037]上穿刺針22的上中空管221底部的錐角β 1，以及下穿刺針32的下中空管321頂部的錐角β2均為60°，這樣的錐角能最大程度保證惰性保護氣體從上穿刺針22的上中空管221流入鈉罐4速率的穩定，以及液態鈉和惰性保護氣體從下穿刺針32的下中空管321注入鈉硫電池負極5的儲鈉管的速率的穩定。
[0038]上穿刺針22的上中空管221的管壁和下穿刺針32的下中空管321的管壁均經過拋光處理，這樣可以減少液態鈉在上穿刺針22的上中空管221的管壁和下穿刺針32的下中空管321的管壁的粘附，防止上穿刺針22或者下穿刺針32因為堵塞而失效。
[0039]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，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內，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範圍內。
【權利要求】
1.一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置，其特徵在於:包括一個用於固定鈉罐的導軌支架，所述導軌支架的頂端設有上穿刺裝置，所述導軌支架的底端設有下穿刺裝置，所述上穿刺裝置上設有一根上穿刺針，所述上穿刺針針尖豎直向下指向所述鈉罐的頂部，所述上穿刺針的徑向中心設有一根供惰性保護氣體過流上中空管，所述下穿刺裝置上設有一根下穿刺針，所述下穿刺針針尖豎直向上指向所述鈉罐的底部，所述下穿刺針的徑向中心設有一根供液態鈉過流的下中空管。
2.根據權利要求1所述的一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置，其特徵在於:所述上穿刺裝置還包括上穿刺固定架和上彈簧，所述上彈簧內置於所述上穿刺固定架，並可沿豎直方向伸縮，所述上穿刺針從上至下貫穿所述上彈簧，且所述上穿刺針的頂部與所述上穿刺固定架的頂部固定。
3.根據權利要求2所述的一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置，其特徵在於:所述上穿刺固定架的底面設有上橡膠密封墊。
4.根據權利要求2或3所述的一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置，其特徵在於:所述上穿刺針的針尖頂部的外壁上均布有多個與所述上中空管底部連通的惰性保護氣體流入孔。
5.根據權利要求4所述的一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置，其特徵在於:所述上中空管的底部為錐形。
6.根據權利要求1所述的一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置，其特徵在於:所述下穿刺裝置還包括下穿刺固定架和下彈簧，所述下彈簧內置於所述下穿刺固定架，並可沿豎直方向伸縮，所述下穿刺針從上至下貫穿所述下彈簧，且所述下穿刺針的底部與所述下穿刺固定架的底部固定。
7.根據權利要求6所述的一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置，其特徵在於:所述下穿刺固定架的頂面設有下橡膠密封墊。
8.根據權利要求6或7所述的一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置，其特徵在於:所述下穿刺針的針尖底部的外壁上均布有多個與所述下中空管頂部連通的注鈉孔。
9.根據權利要求8所述的一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置，其特徵在於:所述下中空管的頂部為錐形。
10.根據權利要求1所述的一種鈉硫電池負極針刺注鈉裝置，其特徵在於:所述下穿刺針和所述上穿刺針均是由剛玉或者不鏽鋼製成的。
【文檔編號】H01M10/38GK103779615SQ201410073703
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年3月3日 優先權日:2014年3月3日
【發明者】韓金鐸, 鮑劍明, 周日生, 龔明光, 楊樹仁, 程文學 申請人:上海電氣鈉硫儲能技術有限公司