空间氢镍电池用陶瓷极柱的研究.pdf

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1、法技‘空间氢镍电池用陶瓷极柱的研究罗云飞，赵宏伟，辛宇光，郭忠伟，李慧芬(中国电子科技集团公司第十八研究所，天津300384)摘要：针对低轨道、大容量、长寿命氢镍电池。制备了椰mm的陶瓷极柱，并进行了相应的性能测试，包括：氦质谱检漏测试、绝缘测试、温度交变试验、疲劳及爆破试验、组装300Ah电池的寿命循环试验。结果表明，该极柱的质量为13．9g左右，初始及相关测试后的漏率和绝缘性能满足要求，疲劳505oo(o～7MPa)后及19MPa打压后，极柱无形变及液体泄漏现象，3OOAh氢镍电池以40％放电深度循环3000次后，电池性能正常。关键词：氢镍电池；陶瓷极柱；大功率；低轨道；长寿命中图分类

2、号：TM912．9文献标识码：A文章编号：1002-087X(2014)08—1513—03Researchofceramicelectrodeterminalforspacenickle—hydrogenbatteryLUOYun·fei，ZHAOHong-wei，XINYu-guang，GUOZhong-wei，LIHui-fen(TianjinInstituteofPowerSOUrCC,Tianjin300384，China)Abstract：The8mmceramicelectrodeterminalforhighpower．1ongcyclelifeandLEOapplicat

3、ionwasprepared．Thepropertytestswereperformed，includingheliummassspectrumleak，insulationresistance，high-lowtemperaturecycle，high-lowpressurecycle，enduringmaximumpressureand300AhbaRe~cyclelifetest．Thetestresultssuggestthattheweightofceramicterminalisabout13．9g．Theperformanceofheliummassspectrumleaka

4、ndinsulationresistanceafterinitialandrelatedtestsissatisfied．After50500timesofhigh-lowpressure(0-7MPa)cycleandendunng19MPa，theceramicterminalhasn。tdeformationandliquidleak．Theperformanceof300Ahnickle—hydrogenbareryisnormaIafter3000cyclesat40％D0D。Keywords：nickle-hydrogenbatIery：ceramicelectrodeterm

5、inal；highpower；LEO；longcyclelife近些年，随着空间技术的发展，Ni．H2电池由于具有高比电池的压力循环和热循环条件下容易导致密封失效，产生漏能量、长寿命、耐过充放电、易于充放电管理等特点，已基本取液、漏气从而导致电池失效；二是陶瓷金属密封，即采用陶瓷代Ni—Cd电池成为目前空间用储能电源的首选[1]。氢镍电池采和金属封接的方式，使壳体与极柱绝缘，同时保证电池的气密用的是高压密封容器，正负极的极耳通过绝缘极柱引出，再将性，其优点是强度高、耐碱性好、耐热冲击性好，缺点是成本极柱与电池的壳体进行密封焊接，以达到壳体密封和绝缘的高，工艺过程复杂。而针对空间应用的高可靠

6、性、高安全性、长作用。由于极柱既要绝缘导通电流、又要确保氢镍电池的密封寿命要求等特点，陶瓷密封极柱在空间应用上更有优势。性(5MPa下漏率低于1．0x10～7Pa·m3／s)，尤其氢镍电池致命本文针对空间大功率、低轨道(LEO)氢镍电池的应用，设的失效模式包括短路失效(极柱绝缘不好会导致短路失效)计并制造了8mm的陶瓷极柱，并对其耐大电流、耐长寿命和开路失效(极柱密封性差导致氢气泄漏，进而导致电池开路等性能进行了验证试验，为低轨道、大功率氢镍电池的应用解失效)，因此绝缘极柱的性能对于氢镍电池的安全性、可靠性决了一项重要的瓶颈问题，同时，也为将来更大功率陶瓷极柱以及长寿命致关重要。因此，如何

7、改善和提高绝缘密封极柱的的设计与制造奠定了基础。性能，使其能满足大功率、长寿命氢镍电池的应用是提高1试验Ni—H电池安全性、可靠性以及长寿命的关键。1．1极柱的制备目前用于氢镍电池的极柱有两种形式：一种是压缩密封，陶瓷极柱的制备采用套封结构设计，即将一个陶瓷圆筒即采用Nylon或Teflon材料位于极柱和壳体之间，施加一定(或片)套在金属圆筒上实现封接。极柱封接工艺设计采用活的压力，使高分子材料受压形变与极柱和壳体紧密接