CN105789544A - 一种钠硫电池连接件及连接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钠硫电池连接件,包括用于与第一钠硫电池的负极极耳贴合的第一焊接段,用于与第二钠硫电池的正极极耳贴合的第二焊接段,以及连接所述第一焊接段和所述第二焊接段的应力释放段;所述第一焊接段上设有用于将所述第一焊接段与所述第一钠硫电池的负极极耳连接的第一螺孔,所述第二焊接段上设有用于将所述第二焊接段与所述第二钠硫电池的正极极耳连接的第二螺孔。本发明还公开了一种钠硫电池连接方法。其技术效果是:其能够减小钠硫电池之间的连接电阻,提高钠硫电池连接的可靠性,释放钠硫电池之间的应力,此外便于钠硫电池的更换。
Description
技术领域
本发明涉及一种钠硫电池连接件及连接方法。
背景技术
钠硫电池极耳和连接件一般使用铝合金材料,在290℃~360℃运行温度下,铝合金的表面生成氧化铝,这种氧化铝在厚度或结构上并不均匀,但由于氧化铝是绝缘体,降低了铝合金的表面导电性。
在电池连接领域中,压缩接合是一种常用的电池连接方式,这种方式组装和拆卸简单,并且不会对电池造成损害,但是压缩接合并不适用于钠硫电池组的电池之间的连接,因为铝合金压缩接合面之间并不是完全与空气隔绝,在长期高温运行过程中,氧化铝会在铝合金表面生成,这会增加连接电阻,导致电池充放电过程中产生额外的热量,降低电池组的效率。在公开号为CN102169978,名称为镍涂层铝电池组电池片的专利申请中报道了阳极化的铝压缩接合体具有大约250μΩ的电阻,如此大的电阻对大多数应用来说都是不适合,一般可接受的压缩接合体电阻通常在10~50μΩ。
为了使钠硫电池之间的连接电阻足够低,必须在接合之前完全除去正极极耳、负极极耳以及钠硫电池连接件表面的氧化铝层,并且在接合后必须确保接合面完全与空气隔绝,使之在长期的高温运行过程中不会在接合面生成氧化铝,使接合体电阻保持在10~100μΩ。使用氩弧焊接或者激光焊接方法可以除去正极极耳、负极极耳以及钠硫电池连接件表面的氧化铝层,并且接合面完全与空气隔绝。这两种方法产生的热量较多,要防止热量传递到钠硫电池的封接部位产生热应力导致封接失效,为了避免这个问题,需要对正极极耳、负极极耳以及钠硫电池连接件进行设计使热量尽可能少的传递到封接部位。此外,钠硫电池连接后电池之间可能存在应力,因此连钠硫接件的设计中需要有释放应力的设计。最后,由于氩弧焊接或者激光焊接方法属于不可逆的方法,当电池组中一节钠硫电池失效时往往需要更换,因此钠硫电池连接件的设计中还需考虑到更换钠硫电池的可操作性和成本。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足,提供一种钠硫电池连接件及连接方法,其减小钠硫电池之间的连接电阻,提高钠硫电池连接的可靠性,释放钠硫电池之间的应力,此外便于更换钠硫电池。
实现上述目的的一种技术方案是:一种钠硫电池连接件,包括用于与第一钠硫电池的负极极耳贴合的第一焊接段,用于与第二钠硫电池的正极极耳贴合的第二焊接段,以及连接所述第一焊接段和所述第二焊接段的应力释放段;
所述第一焊接段上设有用于将所述第一焊接段与所述第一钠硫电池的负极极耳连接的第一螺孔,所述第二焊接段上设有用于将所述第二焊接段与所述第二钠硫电池的正极极耳连接的第二螺孔。
进一步的,所述钠硫电池连接件由1XXX系列铝合金、2XXX系列铝铜合金、3XXX系列铝锰合金、5XXX系列铝镁合金、6XXX系列铝硅合金或7XXX系列铝锌合金制成。
进一步的,所述钠硫电池连接件经过退火处理。
进一步的,所述第一焊接段和所述第二焊接段均是竖直设置的,所述应力释放段的两端对应连接所述第一焊接段的顶端和所述第二焊接段的顶端,所述应力释放段的形状为∩形或水平的。
进一步的,所述第一焊接段和所述第二焊接段均是竖直设置的,所述应力释放段的两端对应连接所述第一焊接段的底端和所述第二焊接段的底端,所述应力释放段的形状为人字形或水平的。
进一步的,所述第一焊接段是竖直设置的,所述第二焊接段是水平设置的,所述应力释放段是Z形的,所述应力释放段的一端连接所述第一焊接段的顶端,所述应力释放段的另外一端连接所述第二焊接段的固定端。
本发明提供的另外一种技术方案是:一种钠硫电池连接方法,包括下列步骤:
通过钠硫电池连接件的第一焊接段上的螺孔,与螺柱及螺母的配合,将所述第一焊接段与第一钠硫电池的负极极耳连接,并使所述第一焊接段与所述第一钠硫电池的负极极耳贴合;
通过所述钠硫电池连接件的第二焊接段上的螺孔,与螺柱及螺母的配合,将所述第二焊接段与第二钠硫电池的正极极耳连接,并使所述第二焊接段与所述第二钠硫电池的正极极耳贴合;
通过激光焊或氩弧焊,将所述第一焊接段与所述第一钠硫电池的负极极耳固定,将所述第二焊接段与所述第二钠硫电池的正极极耳固定。
进一步的,所述钠硫电池连接件与所述第一钠硫电池的负极极耳,以及所述第二钠硫电池的正极极耳连接前,所述钠硫电池连接件在惰性气氛保护下或自然气氛中进行退火处理,退火的温度为380~550℃,退火的时间为2~3小时。
进一步的,钠硫电池连接完成后,可在所述钠硫电池连接件的应力释放段锯断所述钠硫电池连接件,进行所述第一钠硫电池或所述第二钠硫电池的更换。
采用了本发明的一种钠硫电池连接件的技术方案,包括用于与第一钠硫电池的负极极耳贴合的第一焊接段,用于与第二钠硫电池的正极极耳贴合的第二焊接段,以及连接所述第一焊接段和所述第二焊接段的应力释放段;所述第一焊接段上设有用于将所述第一焊接段与所述第一钠硫电池的负极极耳连接的第一螺孔,所述第二焊接段上设有用于将所述第二焊接段与所述第二钠硫电池的正极极耳连接的第二螺孔。其技术效果是:其减小钠硫电池之间的连接电阻,提高钠硫电池连接的可靠性,在进行其与钠硫电池的正极极耳或负极极耳的焊接作业时,产生的热量少,有利于释放钠硫电池之间的应力,此外便于钠硫电池的更换。
本发明的一种钠硫电池连接方法的技术方案,包括下列步骤:通过钠硫电池连接件的第一焊接段上的螺孔,与螺柱及螺母的配合,将所述第一焊接段与第一钠硫电池的负极极耳连接,并使所述第一焊接段与所述第一钠硫电池的负极极耳贴合;
通过所述钠硫电池连接件的第二焊接段上的螺孔,与螺柱及螺母的配合,将所述第二焊接段与第二钠硫电池的正极极耳连接,并使所述第二焊接段与所述第二钠硫电池的正极极耳贴合;
通过激光焊或氩弧焊,将所述第一焊接段与所述第一钠硫电池的负极极耳固定,将所述第二焊接段与所述第二钠硫电池的正极极耳固定。
其也能实现上述技术效果。
附图说明
图1为本发明的一种钠硫电池连接件的第一实施例的结构示意图。
图2为本发明的一种钠硫电池连接件的第二实施例的结构示意图。
图3为本发明的一种钠硫电池连接件的第三实施例的结构示意图。
图4为本发明的一种钠硫电池连接件的第四实施例的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图4,本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解,下面通过具体地实施例,并结合附图进行详细地说明:
本发明的一种钠硫电池连接件,包括第一焊接段1,第二焊接段2,以及连接第一焊接段1和第二焊接段2的应力释放段3。其中应力释放段3可以设计成各种不同的形状,使本发明的一种钠硫电池连接件在竖直截面上的截面形状分别呈U形、W型、T型和凹槽形等不同的形状,这样的设计可以释放两个钠硫电池之间的应力。
第一焊接段1上设有可与第一钠硫电池的负极极耳相配合的第一螺孔11,第一焊接段1面向第一钠硫电池的负极极耳的一面为第一焊接面12。第一焊接面12紧贴第一钠硫电池的负极极耳,第一焊接段1通过第一螺孔11,以及螺柱和螺母的配合,可实现第一钠硫电池的负极极耳与第一焊接段1的预连接。第一焊接面12与第一钠硫电池的负极极耳面接触,第一螺孔11为下一步进行的第一焊接面12与第一钠硫电池的负极极耳的激光焊接或者氩弧焊接起到定位作用,省去了焊接定位工装夹具,也便于减小进行第一焊接面12与第一钠硫电池的负极极耳的激光焊接或者氩弧焊接时焊缝的宽度,提高焊接的质量,减少焊接缺陷,减少焊接时产生的热量。
第二焊接段2上设有可与第二钠硫电池的正极极耳相配合的第二螺孔21,第二焊接段2面向第二钠硫电池的正极极耳的一面为第二焊接面22。第二焊接面22紧贴第二钠硫电池的正极极耳,第二焊接段2通过第二螺孔21,以及螺柱和螺母的配合,可实现第二钠硫电池的正极极耳与第二焊接段2的预连接。第二焊接面22与第二钠硫电池的正极极耳面接触,第二螺孔21为下一步进行的第二焊接面22与第二钠硫电池的正极极耳的激光焊接或者氩弧焊接起到定位作用,省去了焊接定位工装夹具,也便于减小进行第一焊接面22与第一钠硫电池的正极极耳的激光焊接或者氩弧焊接时焊缝的宽度,提高焊接的质量,减少焊接缺陷,减少焊接时所产生的热量。
焊接完成后,取下位于第一螺孔11和第二螺孔21处的螺柱和螺母。
当钠硫电池组中,一节钠硫电池失效需要更换时,在与该钠硫电池对应的钠硫电池连接件上截断应力释放段3,更换新钠硫电池后,与该钠硫电池对应的两个钠硫电池连接件的应力释放段3,对应通过激光焊接或者氩弧焊接,与新钠硫电池的负极极耳和正极极耳对应固定。
本发明的一种钠硫电池连接件,由铝合金材料制成,铝合金材料可以为:1XXX系列铝合金、2XXX系列铝铜合金、3XXX系列铝锰合金、5XXX系列铝镁合金、6XXX系列铝硅合金或7XXX系列铝锌合金。此外,本发明的一种钠硫电池连接件可通过一定温度,以及惰性气体或自然气氛的保护下的退火处理来降低其硬度,增强其韧性,进一步增加本发明的一种钠硫电池连接件释放两个钠硫电池之间应力的能力,也便于钠硫电池组中钠硫电池的更换。
实施例一
参见图1,第一实施例中,钠硫电池连接件竖直截面的形状为∩形,包括竖直设置的第一焊接段1,竖直设置的第二焊接段2,以及连接第一焊接段1顶端和第二焊接段2顶端的,∩的应力释放段3。该钠硫电池连接件由1060铝合金制成,使用前经过在惰性气体保护下的400℃保温2小时,之后随炉冷却退火,降低其硬度。
第一焊接段1的第一焊接面12与第一钠硫电池的负极极耳贴合,第一焊接段1的第一螺孔11与第一钠硫电池的负极极耳上的螺孔通过螺柱和螺母的锁紧配合起到预连接和焊接定位作用,第一焊接段1的第一焊接面12与第一钠硫电池的负极极耳之间形成的第一焊缝4为第一焊接段1与第一钠硫电池的负极极耳之间的焊接位置,第一焊缝4位置和长度可根据设计需求进行调整。
第二焊接段2的第二焊接面22与第二钠硫电池的正极极耳贴合,第二焊接段2的第二螺孔21与第二钠硫电池的正极极耳上的螺孔通过螺柱和螺母的锁紧配合起到预连接和焊接定位作用,第二焊接段2的第二焊接面22与第二钠硫电池的正极极耳之间形成的第二焊缝5为第二焊接段2与第二钠硫电池的正极极耳的焊接位置,第二焊缝5位置和长度可根据设计需求进行调整。
钠硫电池连接件可在应力释放段3截断,进行钠硫电池的更换,再将应力释放段3与更换后的钠硫电池的正极极耳或负极极耳焊接接合。因此对钠硫电池连接件的退火有利于钠硫电池的更换。
使用氩弧焊焊接将钠硫电池的负极极耳或负极极耳与钠硫电池连接件焊接的过程中,钠硫电池封接部位的温度实测小于50℃,满足封接部位对温度变化的要求。
对本实施例的一种钠硫连接件和钠硫电池的正极极耳或负极极耳通过氩弧焊接接合后形成的接合体,在20℃、330℃以及330℃运行30天后该接合体的电阻,如表1所示,20℃时该接合体的电阻为20~50μΩ,330℃时该接合体的电阻为80~100μΩ,330℃运行30天后该接合体的电阻为80~110μΩ。
表1接合体电阻对照表
接合体序号 | 20℃电阻(μΩ) | 330℃电阻(μΩ) | 330℃运行30天电阻(μΩ) |
1# | 35 | 94 | 96 |
2# | 42 | 85 | 83 |
3# | 25 | 100 | 102 |
实施例二
参见图2,第二实施例中,钠硫电池连接件竖直截面的形状为W形,包括竖直设置的第一焊接段1,竖直设置的第二焊接段2,以及连接第一焊接段1底端和第二焊接段2底端的,人字形的应力释放段3。该钠硫电池连接件由3003铝锰合金制成,使用前经过在惰性气体保护下的550℃保温2小时,之后随炉冷却退火,降低其硬度。
第一焊接段1的第一焊接面12与第一钠硫电池的负极极耳贴合,第一焊接段1的第一螺孔11与第一钠硫电池的负极极耳上的螺孔通过螺柱和螺母的锁紧配合起到预连接和焊接定位作用,第一焊接段1的第一焊接面12与第一钠硫电池的负极极耳之间形成的第一焊缝4为第一焊接段1与第一钠硫电池的负极极耳之间的焊接位置,第一焊缝4位置和长度可根据设计需求进行调整。
第二焊接段2的第二焊接面22与第二钠硫电池的正极极耳贴合,第二焊接段2的第二螺孔21与第二钠硫电池的正极极耳上的螺孔通过螺柱和螺母的锁紧配合起到预连接和焊接定位作用,第二焊接段2的第二焊接面22与第二钠硫电池的正极极耳之间形成的第二焊缝5为第二焊接段2与第二钠硫电池的正极极耳的焊接位置,第二焊缝5位置和长度可根据设计需求进行调整。
钠硫电池连接件可在应力释放段3截断,进行钠硫电池的更换,再将应力释放段3与更换后的钠硫电池的正极极耳或负极极耳焊接接合。因此对钠硫电池连接件的退火有利于钠硫电池的更换。
使用氩弧焊焊接将钠硫电池的负极极耳或负极极耳与钠硫电池连接件焊接的过程中,钠硫电池封接部位的温度实测小于45℃,满足封接部位对温度变化的要求。
实施例三
参见图3,第三实施例中,钠硫电池连接件竖直截面的形状为T形,包括竖直设置的第一焊接段1,水平设置的第二焊接段2,以及连接第一焊接段1顶端和第二焊接段2固定端的,Z形的应力释放段3。该钠硫电池连接件由6060铝硅合金制成,使用前经过自然气氛保护下的425℃保温2小时,之后随炉冷却退火,降低其硬度。
第一焊接段1的第一焊接面12与第一钠硫电池的负极极耳贴合,第一焊接段1的第一螺孔11与第一钠硫电池的负极极耳上的螺孔通过螺柱和螺母的锁紧配合起到预连接和焊接定位作用,第一焊接段1的第一焊接面12与第一钠硫电池的负极极耳之间形成的第一焊缝4为第一焊接段1与第一钠硫电池的负极极耳之间的焊接位置,第一焊缝4位置和长度可根据设计需求进行调整。
第二焊接段2的第二焊接面22与第二钠硫电池的正极极耳贴合,第二焊接段2的第二螺孔21与第二钠硫电池的正极极耳上的螺孔通过螺柱和螺母的锁紧配合起到预连接和焊接定位作用,第二焊接段2的第二焊接面22与第二钠硫电池的正极极耳之间形成的第二焊缝5为第二焊接段2与第二钠硫电池的正极极耳的焊接位置,第二焊缝5位置和长度可根据设计需求进行调整。
钠硫电池连接件可在应力释放段3截断,进行钠硫电池的更换,再将应力释放段3与更换后的钠硫电池的正极极耳或负极极耳焊接接合。因此对钠硫电池连接件的退火有利于钠硫电池的更换。
实施例四
参见图1,第一实施例中,钠硫电池连接件竖直截面的形状为凹槽形,包括竖直设置的第一焊接段1,竖直设置的第二焊接段2,以及连接第一焊接段1底端和第二焊接段2底端的,水平的应力释放段3。该钠硫电池连接件由5086铝镁合金制成,使用前经过惰性气体保护下的380℃保温2小时,之后随炉冷却退火,降低其硬度。
第一焊接段1的第一焊接面12与第一钠硫电池的负极极耳贴合,第一焊接段1的第一螺孔11与第一钠硫电池的负极极耳上的螺孔通过螺柱和螺母的锁紧配合起到预连接和焊接定位作用,第一焊接段1的第一焊接面12与第一钠硫电池的负极极耳之间形成的第一焊缝4为第一焊接段1与第一钠硫电池的负极极耳之间的焊接位置,第一焊缝4位置和长度可根据设计需求进行调整。
第二焊接段2的第二焊接面22与第二钠硫电池的正极极耳贴合,第二焊接段2的第二螺孔21与第二钠硫电池的正极极耳上的螺孔通过螺柱和螺母的锁紧配合起到预连接和焊接定位作用,第二焊接段2的第二焊接面22与第二钠硫电池的正极极耳之间形成的第二焊缝5为第二焊接段2与第二钠硫电池的正极极耳的焊接位置,第二焊缝5位置和长度可根据设计需求进行调整。
钠硫电池连接件可在应力释放段3截断,进行钠硫电池的更换,再将应力释放段3与更换后的钠硫电池的正极极耳或负极极耳焊接接合。因此对钠硫电池连接件的退火有利于钠硫电池的更换。
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。
Claims (9)
1.一种钠硫电池连接件,包括用于与第一钠硫电池的负极极耳贴合的第一焊接段,用于与第二钠硫电池的正极极耳贴合的第二焊接段,以及连接所述第一焊接段和所述第二焊接段的应力释放段,其特征在于:
所述第一焊接段上设有用于将所述第一焊接段与所述第一钠硫电池的负极极耳连接的第一螺孔,所述第二焊接段上设有用于将所述第二焊接段与所述第二钠硫电池的正极极耳连接的第二螺孔。
2.根据权利要求1所述的一种钠硫电池连接件,其特征在于:所述钠硫电池连接件由1XXX系列铝合金、2XXX系列铝铜合金、3XXX系列铝锰合金、5XXX系列铝镁合金、6XXX系列铝硅合金或7XXX系列铝锌合金制成。
3.根据权利要求1所述的一种钠硫电池连接件,其特征在于:所述钠硫电池连接件经过退火处理。
4.根据权利要求1所述的一种钠硫电池连接件,其特征在于:所述第一焊接段和所述第二焊接段均是竖直设置的,所述应力释放段的两端对应连接所述第一焊接段的顶端和所述第二焊接段的顶端,所述应力释放段的形状为∩形或水平的。
5.根据权利要求1所述的一种钠硫电池连接件,其特征在于:所述第一焊接段和所述第二焊接段均是竖直设置的,所述应力释放段的两端对应连接所述第一焊接段的底端和所述第二焊接段的底端,所述应力释放段的形状为人字形或水平的。
6.根据权利要求1所述的一种钠硫电池连接件,其特征在于:所述第一焊接段是竖直设置的,所述第二焊接段是水平设置的,所述应力释放段是Z形的,所述应力释放段的一端连接所述第一焊接段的顶端,所述应力释放段的另外一端连接所述第二焊接段的固定端。
7.一种钠硫电池连接方法,包括下列步骤:
通过钠硫电池连接件的第一焊接段上的螺孔,与螺柱及螺母的配合,将所述第一焊接段与第一钠硫电池的负极极耳连接,并使所述第一焊接段与所述第一钠硫电池的负极极耳贴合;
通过所述钠硫电池连接件的第二焊接段上的螺孔,与螺柱及螺母的配合,将所述第二焊接段与第二钠硫电池的正极极耳连接,并使所述第二焊接段与所述第二钠硫电池的正极极耳贴合;
通过激光焊或氩弧焊,将所述第一焊接段与所述第一钠硫电池的负极极耳固定,将所述第二焊接段与所述第二钠硫电池的正极极耳固定。
8.根据权利要求7所述的一种钠硫电池连接方法,其特征在于:将所述钠硫电池连接件与所述第一钠硫电池的负极极耳,以及所述第二钠硫电池的正极极耳连接前,所述钠硫电池连接件在惰性气氛保护下或自然气氛中进行退火处理,退火的温度为380~550℃,退火的时间为2~3小时。
9.根据权利要求7所述的一种钠硫电池连接方法,其特征在于:钠硫电池连接完成后,可在所述钠硫电池连接件的应力释放段锯断所述钠硫电池连接件,进行所述第一钠硫电池或所述第二钠硫电池的更换。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160720 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |