JP2520986B2 - ナトリウム−硫黄電池用陽極容器とその製造法 - Google Patents
ナトリウム−硫黄電池用陽極容器とその製造法Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は密閉型高温二次電池の単
電池の陽極容器となる耐蝕性に優れたナトリウム−硫黄
電池用陽極容器とその製造法に関するものである。
電池の陽極容器となる耐蝕性に優れたナトリウム−硫黄
電池用陽極容器とその製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】密閉型高温二次電池としては、負極活物
質にナトリウム、正極活物質に硫黄を用いたナトリウム
−硫黄電池を収納ケース内において複数個連結し、300
〜350℃の高温で作動させるものが知られている。そし
て、前記の正極活物質を収納する陽極容器として鉄やア
ルミニウムに代表される金属製の筒状容器が広く用いら
れている。
質にナトリウム、正極活物質に硫黄を用いたナトリウム
−硫黄電池を収納ケース内において複数個連結し、300
〜350℃の高温で作動させるものが知られている。そし
て、前記の正極活物質を収納する陽極容器として鉄やア
ルミニウムに代表される金属製の筒状容器が広く用いら
れている。
【0003】ところが、この陽極容器の内部には侵蝕性
の強い硫黄が貯蔵されているうえに電池作動時には多硫
化ナトリウムも発生し、これら硫黄や多硫化ナトリウム
によって容器が内面より侵蝕され硫黄等の漏洩事故が起
こる場合がある。このため、クロマイジング処理やメッ
キ処理により耐蝕被膜を形成して腐食の防止が図られて
きたが、いずれの処理おいても十分な耐蝕性を付与する
ことができず、この結果、長期間に亘って安全に使用す
ることができないという問題点があり、また処理コスト
が高く経済的に生産することができないという問題点も
あった。
の強い硫黄が貯蔵されているうえに電池作動時には多硫
化ナトリウムも発生し、これら硫黄や多硫化ナトリウム
によって容器が内面より侵蝕され硫黄等の漏洩事故が起
こる場合がある。このため、クロマイジング処理やメッ
キ処理により耐蝕被膜を形成して腐食の防止が図られて
きたが、いずれの処理おいても十分な耐蝕性を付与する
ことができず、この結果、長期間に亘って安全に使用す
ることができないという問題点があり、また処理コスト
が高く経済的に生産することができないという問題点も
あった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
従来の問題点を解決して、硫黄や多硫化ナトリウムに対
して優れた耐蝕性を発揮して長期間に亘って安全に使用
することができる耐蝕性に優れたナトリウム−硫黄電池
用陽極容器とその製造法を提供することを目的として完
成されたものである。
従来の問題点を解決して、硫黄や多硫化ナトリウムに対
して優れた耐蝕性を発揮して長期間に亘って安全に使用
することができる耐蝕性に優れたナトリウム−硫黄電池
用陽極容器とその製造法を提供することを目的として完
成されたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明は、陽極活物質を収納する有底筒状
で内面の面粗度が2〜15μmのアルミニウムまたはア
ルミニウム合金製陽極容器の内面に、膜厚が100〜2
00μm、気孔率5%以下、面粗度5〜15μmのプラ
ズマ溶射による耐蝕被膜が形成されていることを特徴と
するナトリウム−硫黄電池用陽極容器を第1の発明と
し、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり有底
筒状で内面の面粗度が2〜15μmの容器本体を予熱し
たうえ、これを回転させつつ該容器本体の開口より内部
にプラズマ溶射ガンを容器本体の内面との間に5〜30
mmの間隔を形成するよう挿入して軸方向に移動させなが
ら大気下で容器本体の内面にプラズマ溶射による耐蝕被
膜を溶射形成することを特徴とするナトリウム−硫黄電
池用陽極容器の製造法を第2の発明とするものである。
めになされた本発明は、陽極活物質を収納する有底筒状
で内面の面粗度が2〜15μmのアルミニウムまたはア
ルミニウム合金製陽極容器の内面に、膜厚が100〜2
00μm、気孔率5%以下、面粗度5〜15μmのプラ
ズマ溶射による耐蝕被膜が形成されていることを特徴と
するナトリウム−硫黄電池用陽極容器を第1の発明と
し、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり有底
筒状で内面の面粗度が2〜15μmの容器本体を予熱し
たうえ、これを回転させつつ該容器本体の開口より内部
にプラズマ溶射ガンを容器本体の内面との間に5〜30
mmの間隔を形成するよう挿入して軸方向に移動させなが
ら大気下で容器本体の内面にプラズマ溶射による耐蝕被
膜を溶射形成することを特徴とするナトリウム−硫黄電
池用陽極容器の製造法を第2の発明とするものである。
【0006】なお、従来においてはナトリウム−硫黄電
池の陽極容器の内面は硫黄や多硫化ナトリウムのような
侵蝕性の強い物質に高温で長期にわたって曝されるため
に、プラズマ溶射による陽極容器内面への被膜形成は形
成される被膜が多孔質となり長期間の耐久性を維持する
ことが不適であるとの理由で、実用化することは一般に
は考えられていなかった。しかしながら、本発明者は陽
極容器の内面にプラズマ溶射によって膜厚、気孔率、面
粗度が特定の条件にある被膜にすることによって十分実
用的に長期間の耐久性を維持できる被膜が形成できるこ
とを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
池の陽極容器の内面は硫黄や多硫化ナトリウムのような
侵蝕性の強い物質に高温で長期にわたって曝されるため
に、プラズマ溶射による陽極容器内面への被膜形成は形
成される被膜が多孔質となり長期間の耐久性を維持する
ことが不適であるとの理由で、実用化することは一般に
は考えられていなかった。しかしながら、本発明者は陽
極容器の内面にプラズマ溶射によって膜厚、気孔率、面
粗度が特定の条件にある被膜にすることによって十分実
用的に長期間の耐久性を維持できる被膜が形成できるこ
とを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
【0007】
【実施例】次に、本発明を図示の単電池を実施例として
詳細に説明する。ナトリウム−硫黄電池の単電池の陽極
容器として使用される有底筒状の容器本体1は軽量性お
よび加工性に優れたAlやAl合金からなるものであり、そ
の厚さは1〜5mm程度とするのを普通とするが、その内
面に後述するような耐蝕被膜2をプラズマ溶射により形
成するときの変形防止と経済性を考慮すれば1.5〜
2.2mmの範囲が好ましい。また、プラズマ溶射により
形成される耐蝕被膜2は硫黄への耐蝕性に優れたCo−Cr
−W系のコバルト合金であるステライト、Fe系合金、M
o、W、Nb等の溶射材料からなる平均粒径が10〜40
μmのものであり、特に耐蝕性向上のためにはステライ
ト合金が好ましく、その厚みは100μmより薄い場合
には長期間にわたる十分な耐蝕性を得ることができず、
また200μmより厚くすることは経済的に不利となる
から100〜200μmが好ましい。なお、3は正極活
物質である硫黄、4は固体電解質管5により隔離された
負極活物質である金属ナトリウムである。
詳細に説明する。ナトリウム−硫黄電池の単電池の陽極
容器として使用される有底筒状の容器本体1は軽量性お
よび加工性に優れたAlやAl合金からなるものであり、そ
の厚さは1〜5mm程度とするのを普通とするが、その内
面に後述するような耐蝕被膜2をプラズマ溶射により形
成するときの変形防止と経済性を考慮すれば1.5〜
2.2mmの範囲が好ましい。また、プラズマ溶射により
形成される耐蝕被膜2は硫黄への耐蝕性に優れたCo−Cr
−W系のコバルト合金であるステライト、Fe系合金、M
o、W、Nb等の溶射材料からなる平均粒径が10〜40
μmのものであり、特に耐蝕性向上のためにはステライ
ト合金が好ましく、その厚みは100μmより薄い場合
には長期間にわたる十分な耐蝕性を得ることができず、
また200μmより厚くすることは経済的に不利となる
から100〜200μmが好ましい。なお、3は正極活
物質である硫黄、4は固体電解質管5により隔離された
負極活物質である金属ナトリウムである。
【0008】また、耐蝕被膜2の気孔率は耐蝕性を向上
させるためには5%以下に抑える必要があり、また、被
膜表面の面粗度は5〜15μmの範囲内の極めて平滑な
表面とする必要がある。一方、プラズマ溶射が施される
容器本体1の内面の面粗度も耐蝕被膜2の密着強度を向
上させるとともに、部分的に薄い箇所のない均一な膜厚
の耐蝕被膜を得るために2〜15μmの範囲内、好まし
くは5〜8μmの平滑な面とするのがよい。なお、この
ような凹凸がなく極めて平滑な被膜表面を有する耐蝕被
膜2は、薄膜部がないので硫黄等により一部が優先的に
腐食されることもなく長期間にわたって優れた耐久性を
発揮することとなる。
させるためには5%以下に抑える必要があり、また、被
膜表面の面粗度は5〜15μmの範囲内の極めて平滑な
表面とする必要がある。一方、プラズマ溶射が施される
容器本体1の内面の面粗度も耐蝕被膜2の密着強度を向
上させるとともに、部分的に薄い箇所のない均一な膜厚
の耐蝕被膜を得るために2〜15μmの範囲内、好まし
くは5〜8μmの平滑な面とするのがよい。なお、この
ような凹凸がなく極めて平滑な被膜表面を有する耐蝕被
膜2は、薄膜部がないので硫黄等により一部が優先的に
腐食されることもなく長期間にわたって優れた耐久性を
発揮することとなる。
【0009】次に、前記のような耐蝕性に優れたナトリ
ウム−硫黄電池用陽極容器を設備が簡単な大気下におい
て製造する耐蝕性に優れたナトリウム−硫黄電池用陽極
容器の製造法について説明すると、内面を面粗度が所定
範囲内の平滑面に仕上げられた有底筒状の容器本体1を
常法により製作したら、これを約200℃に予熱したう
え図2に示すように把持具6によりに縦型に保持し、該
把持具6を回転させて容器本体1に100〜700rpm
の回転を付与する。そして、この回転する容器本体1内
に、出力7〜50KWのプラズマ溶射ガン7のノズルを
挿入し、このプラズマ溶射ガン7をトラバース速度2〜
15mm/sec で容器本体1の軸方向へ上下動させながら
ノズルの先端から噴射されるステライト等の溶射材料8
を約200℃の温度域にある容器本体1の内面に均一に
プラズマ溶射して該容器本体1の内面にプラズマ溶射に
よる耐蝕被膜2を溶射形成する。この場合、プラズマ溶
射ガン7のノズルと容器本体1の内面との間には、プラ
ズマ溶射による耐蝕被膜2が均一な厚みとなるよう5〜
30mm、好ましくは15〜20mmの間隔が形成されるよ
うに調整しておく。
ウム−硫黄電池用陽極容器を設備が簡単な大気下におい
て製造する耐蝕性に優れたナトリウム−硫黄電池用陽極
容器の製造法について説明すると、内面を面粗度が所定
範囲内の平滑面に仕上げられた有底筒状の容器本体1を
常法により製作したら、これを約200℃に予熱したう
え図2に示すように把持具6によりに縦型に保持し、該
把持具6を回転させて容器本体1に100〜700rpm
の回転を付与する。そして、この回転する容器本体1内
に、出力7〜50KWのプラズマ溶射ガン7のノズルを
挿入し、このプラズマ溶射ガン7をトラバース速度2〜
15mm/sec で容器本体1の軸方向へ上下動させながら
ノズルの先端から噴射されるステライト等の溶射材料8
を約200℃の温度域にある容器本体1の内面に均一に
プラズマ溶射して該容器本体1の内面にプラズマ溶射に
よる耐蝕被膜2を溶射形成する。この場合、プラズマ溶
射ガン7のノズルと容器本体1の内面との間には、プラ
ズマ溶射による耐蝕被膜2が均一な厚みとなるよう5〜
30mm、好ましくは15〜20mmの間隔が形成されるよ
うに調整しておく。
【0010】また、前記したようなプラズマ溶射処理条
件を満たしたうえ、プラズマ溶射ガン7で溶射する溶射
材料を平均粒径が10〜70μmのものとして、内径56
mm、高さ370 mmのAl合金よりなる容器本体1に対し大気
下でステライトを出力12.5KWのプラズマ溶射ガン
で溶射したところ、図3に示すとおりであって、溶射材
料の平均粒径を10〜40μmとしたときは気孔率が4
%以下の優れた耐蝕被膜が得られることが確認できた。
件を満たしたうえ、プラズマ溶射ガン7で溶射する溶射
材料を平均粒径が10〜70μmのものとして、内径56
mm、高さ370 mmのAl合金よりなる容器本体1に対し大気
下でステライトを出力12.5KWのプラズマ溶射ガン
で溶射したところ、図3に示すとおりであって、溶射材
料の平均粒径を10〜40μmとしたときは気孔率が4
%以下の優れた耐蝕被膜が得られることが確認できた。
【0011】また、アルミニウム合金からなる外径60m
m、内径56mm、高さ370 mmの有底筒状の容器本体を約2
00℃に予熱後、300rpm で回転しつつ該容器本体内
でプラズマ溶射ガン(出力7.5KW)を溶射距離18
mmを常に維持しながら8mm/sec のトラバース速度で軸
方向に移動させ大気下で平均粒径が20μmのステライ
ト粉末をプラズマ溶射したものは、内面に溶射形成され
たプラズマ溶射による耐蝕被膜の膜厚が各部分とも約1
00μmと均一であり、気孔率が約2.5%、面粗度7
μmの極めて緻密かつ平滑な表面を有するもので、単電
池としては理論上10年程度の耐久性を確保できるもの
と思われる。
m、内径56mm、高さ370 mmの有底筒状の容器本体を約2
00℃に予熱後、300rpm で回転しつつ該容器本体内
でプラズマ溶射ガン(出力7.5KW)を溶射距離18
mmを常に維持しながら8mm/sec のトラバース速度で軸
方向に移動させ大気下で平均粒径が20μmのステライ
ト粉末をプラズマ溶射したものは、内面に溶射形成され
たプラズマ溶射による耐蝕被膜の膜厚が各部分とも約1
00μmと均一であり、気孔率が約2.5%、面粗度7
μmの極めて緻密かつ平滑な表面を有するもので、単電
池としては理論上10年程度の耐久性を確保できるもの
と思われる。
【0012】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、第1
の発明は、内面の面粗度が2〜15μmのアルミニウム
またはアルミニウム合金製陽極容器の内面が膜厚が10
0〜200μm、気孔率5%以下、面粗度5〜15μm
の極めて緻密で表面が平滑且つ均一な厚みの耐蝕被膜に
より一連に覆われているので、硫黄や多硫化ナトリウム
に対して優れた耐蝕性を発揮することはもちろんのこ
と、耐蝕被膜の厚みにむらがなく薄膜部がないので一部
が優先的に腐食されることもなく優れた耐久性を発揮
し、長期間に亘って安全に使用することができるもので
あり、また、第2の発明は前記した第1の発明を大気下
において簡単な設備で安価に量産できるという特長があ
る。よって、本発明は従来の問題点を一掃した耐蝕性に
優れたナトリウム−硫黄電池用陽極容器とその製造法と
して、産業の発展に寄与するところは極めて大である。
の発明は、内面の面粗度が2〜15μmのアルミニウム
またはアルミニウム合金製陽極容器の内面が膜厚が10
0〜200μm、気孔率5%以下、面粗度5〜15μm
の極めて緻密で表面が平滑且つ均一な厚みの耐蝕被膜に
より一連に覆われているので、硫黄や多硫化ナトリウム
に対して優れた耐蝕性を発揮することはもちろんのこ
と、耐蝕被膜の厚みにむらがなく薄膜部がないので一部
が優先的に腐食されることもなく優れた耐久性を発揮
し、長期間に亘って安全に使用することができるもので
あり、また、第2の発明は前記した第1の発明を大気下
において簡単な設備で安価に量産できるという特長があ
る。よって、本発明は従来の問題点を一掃した耐蝕性に
優れたナトリウム−硫黄電池用陽極容器とその製造法と
して、産業の発展に寄与するところは極めて大である。
【0013】
【図1】第1の発明であるナトリウム−硫黄電池の実施
例を示す切欠正面図である。
例を示す切欠正面図である。
【図2】第2の発明の実施状態の一例を示す要部の一部
切欠正面図である。
切欠正面図である。
【図3】溶射材料の粒径と気孔率との関係を示すグラフ
である。
である。
1 容器本体 2 耐蝕被膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−142065(JP,A) 特開 昭62−170467(JP,A) 特開 平2−139872(JP,A) 特開 平2−142066(JP,A)
Claims (2)
- 【請求項1】 陽極活物質を収納する有底筒状で内面の
面粗度が2〜15μmのアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金製陽極容器の内面に、膜厚が100〜200μ
m、気孔率5%以下、面粗度5〜15μmのプラズマ溶
射による耐蝕被膜が形成されていることを特徴とするナ
トリウム−硫黄電池用陽極容器。 - 【請求項2】 アルミニウムまたはアルミニウム合金か
らなり有底筒状で内面の面粗度が2〜15μmの容器本
体を予熱したうえ、これを回転させつつ該容器本体の開
口より内部にプラズマ溶射ガンを容器本体の内面との間
に5〜30mmの間隔を形成するよう挿入して軸方向に移
動させながら大気下で容器本体の内面にプラズマ溶射に
よる耐蝕被膜を溶射形成することを特徴とするナトリウ
ム−硫黄電池用陽極容器の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3074164A JP2520986B2 (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | ナトリウム−硫黄電池用陽極容器とその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3074164A JP2520986B2 (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | ナトリウム−硫黄電池用陽極容器とその製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04284371A JPH04284371A (ja) | 1992-10-08 |
JP2520986B2 true JP2520986B2 (ja) | 1996-07-31 |
Family
ID=13539243
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3074164A Expired - Fee Related JP2520986B2 (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | ナトリウム−硫黄電池用陽極容器とその製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2520986B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5607787A (en) * | 1993-05-04 | 1997-03-04 | Programme 3 Patent Holdings | High temperature storage battery |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62170467A (ja) * | 1986-01-22 | 1987-07-27 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 管内外面のコ−テイング方法 |
JPH0782878B2 (ja) * | 1988-11-22 | 1995-09-06 | 日本碍子株式会社 | ナトリウム―硫黄電池及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-03-12 JP JP3074164A patent/JP2520986B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04284371A (ja) | 1992-10-08 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960402 |
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FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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