JPH06223871A - ナトリウム−硫黄電池の製法 - Google Patents
ナトリウム−硫黄電池の製法Info
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- JPH06223871A JPH06223871A JP5010467A JP1046793A JPH06223871A JP H06223871 A JPH06223871 A JP H06223871A JP 5010467 A JP5010467 A JP 5010467A JP 1046793 A JP1046793 A JP 1046793A JP H06223871 A JPH06223871 A JP H06223871A
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- alumina
- sodium
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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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池のう
ち固体電解質β″−アルミナとα−アルミナとの接合の
高強度高信頼性，経済性にすぐれた接合製法に関する。 【構成】β″−アルミナ袋管１とα−アルミナリング４
との接合面に金属系インサート材５を配置し、この接合
面の内周，外周のいずれかあるいは両面に電気絶縁用ガ
ラス被覆１０を同一加熱処理により接合して形成する。 【効果】接合部の曲げ強度が従来品の約２倍である２０
kgｆ／mm2 以上とβ″−アルミナのそれとほぼ同等の強
度が得られ、そのバラツキも１.５kgｆ／mm2と信頼性の
高い気密性，電気絶縁性が従来と同等の接合品が得られ
る。
ち固体電解質β″−アルミナとα−アルミナとの接合の
高強度高信頼性，経済性にすぐれた接合製法に関する。 【構成】β″−アルミナ袋管１とα−アルミナリング４
との接合面に金属系インサート材５を配置し、この接合
面の内周，外周のいずれかあるいは両面に電気絶縁用ガ
ラス被覆１０を同一加熱処理により接合して形成する。 【効果】接合部の曲げ強度が従来品の約２倍である２０
kgｆ／mm2 以上とβ″−アルミナのそれとほぼ同等の強
度が得られ、そのバラツキも１.５kgｆ／mm2と信頼性の
高い気密性，電気絶縁性が従来と同等の接合品が得られ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電力貯蔵用のナトリウム
−硫黄電池の内、正負極間電気絶縁用α−アルミナとナ
トリウムイオン伝導性β″−アルミナ袋管との接合に関
する製法である。
−硫黄電池の内、正負極間電気絶縁用α−アルミナとナ
トリウムイオン伝導性β″−アルミナ袋管との接合に関
する製法である。
【０００２】
【従来の技術】特開平2−244564 号公報に記載のよう
に、従来はα−アルミナとβ″−アルミナ袋管開放端部
とは電気絶縁性および気密性の点からガラスによる封着
処理で接合し、この後、正，負極容器とα−アルミナと
を熱圧接により接合するのが大部分であった。また、特
開昭61−16483 号公報に記載のように、α−アルミナと
β″−アルミナのガラス封着と正負極容器とα−アルミ
ナとの熱圧接とを同時加熱処理により行なう公知例も見
られる。これはいずれもα−アルミナとβ″−アルミナ
との間はガラス単体で封着している。
に、従来はα−アルミナとβ″−アルミナ袋管開放端部
とは電気絶縁性および気密性の点からガラスによる封着
処理で接合し、この後、正，負極容器とα−アルミナと
を熱圧接により接合するのが大部分であった。また、特
開昭61−16483 号公報に記載のように、α−アルミナと
β″−アルミナのガラス封着と正負極容器とα−アルミ
ナとの熱圧接とを同時加熱処理により行なう公知例も見
られる。これはいずれもα−アルミナとβ″−アルミナ
との間はガラス単体で封着している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】通常ガラスは脆性な材
料であり、本発明で対象としている接合部での公知例で
使用されている封着用ガラスも同様である。このため、
α，β″−アルミナの熱膨張係数に対して封着用ガラス
のそれは同等か若干小さいものを用いてガラス層に圧縮
の残留応力を発生させてガラスの強度，脆性を補なって
いる。
料であり、本発明で対象としている接合部での公知例で
使用されている封着用ガラスも同様である。このため、
α，β″−アルミナの熱膨張係数に対して封着用ガラス
のそれは同等か若干小さいものを用いてガラス層に圧縮
の残留応力を発生させてガラスの強度，脆性を補なって
いる。
【０００４】しかし、封着後のガラス表面あるいは内部
に微小欠陥や気泡が生成するとこれが破壊の起点となっ
て接合強度は著しく低下する。更に、ガラス層の厚さに
よっても強度は変動する。
に微小欠陥や気泡が生成するとこれが破壊の起点となっ
て接合強度は著しく低下する。更に、ガラス層の厚さに
よっても強度は変動する。
【０００５】また公知例で示されたガラス封着温度はい
れも１０００℃前後のものであり、通常正，負極容器と
α−アルミナとを熱圧接に用いられているアルミインサ
ートの接合温度より高いため電池を製作するためには２
段階の加熱処理が必要となる。
れも１０００℃前後のものであり、通常正，負極容器と
α−アルミナとを熱圧接に用いられているアルミインサ
ートの接合温度より高いため電池を製作するためには２
段階の加熱処理が必要となる。
【０００６】本発明は、α，β″−アルミナ接合部の強
度と信頼性向上を目的とし、かつ、熱圧接と同時加熱処
理によりα，β″−アルミナ接合および正，負極容器と
α−アルミナ接合を行なえる様にすることを目的とす
る。
度と信頼性向上を目的とし、かつ、熱圧接と同時加熱処
理によりα，β″−アルミナ接合および正，負極容器と
α−アルミナ接合を行なえる様にすることを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】従来のα，β″−アルミ
ナ間の接合は上述した様に電絶縁性の面からガラス封着
であったが、強度，信頼性の面から見ると金属系インサ
ート材を用いる、特に熱圧接部に用いているインサート
材の使用が、同時接合処理の面で最良である。
ナ間の接合は上述した様に電絶縁性の面からガラス封着
であったが、強度，信頼性の面から見ると金属系インサ
ート材を用いる、特に熱圧接部に用いているインサート
材の使用が、同時接合処理の面で最良である。
【０００８】この金属系インサート材を用いた場合は電
気絶縁性が保たれないために、接合部の内周，外周のい
ずれか一方あるいは両方にガラス被覆を行い電気絶縁性
を確保する様にした。
気絶縁性が保たれないために、接合部の内周，外周のい
ずれか一方あるいは両方にガラス被覆を行い電気絶縁性
を確保する様にした。
【０００９】本発明によるナトリウム−硫黄電池の製法
は、正極用物質として溶融状硫黄を使用し、負極用物質
として溶融状ナトリウムを使用するものであって、これ
らを外気雰囲気と気密遮断するための正極および負極容
器，両容器間を電気絶縁するためのα−アルミナ，硫黄
とナトリウムを分離するナトリウムイオン伝導性のβ″
−アルミナ袋管、並びにβ″−アルミナ袋管内に設けた
負極用集電極を備えてなるものであり、α−アルミナと
β″−アルミナ袋管開放端との間に金属系インサート材
を介在させて両者を加熱加圧して接合し、かつ接合部の
外周，内周のいずれか或いは両方をガラスでコーティン
グして電気的に絶縁することを特徴とする。
は、正極用物質として溶融状硫黄を使用し、負極用物質
として溶融状ナトリウムを使用するものであって、これ
らを外気雰囲気と気密遮断するための正極および負極容
器，両容器間を電気絶縁するためのα−アルミナ，硫黄
とナトリウムを分離するナトリウムイオン伝導性のβ″
−アルミナ袋管、並びにβ″−アルミナ袋管内に設けた
負極用集電極を備えてなるものであり、α−アルミナと
β″−アルミナ袋管開放端との間に金属系インサート材
を介在させて両者を加熱加圧して接合し、かつ接合部の
外周，内周のいずれか或いは両方をガラスでコーティン
グして電気的に絶縁することを特徴とする。
【００１０】金属系インサート材としては、芯部がアル
ミニウム又はアルミニウム系合金よりなるその両面がア
ルミニウム−シリコン系合金よりなる３層構造シートが
好適である。
ミニウム又はアルミニウム系合金よりなるその両面がア
ルミニウム−シリコン系合金よりなる３層構造シートが
好適である。
【００１１】この場合、両表層であるアルミニウム−シ
リコン系合金層が溶融し、かつ芯材のアルミニウム又は
アルミニウム合金は溶融しない温度でかつ加圧力として
1.5ＰＭａ以上で接合することが望ましい。
リコン系合金層が溶融し、かつ芯材のアルミニウム又は
アルミニウム合金は溶融しない温度でかつ加圧力として
1.5ＰＭａ以上で接合することが望ましい。
【００１２】金属系インサート材による接合部の内，外
周のいずれか一方或いは両方を電気絶縁するためのガラ
スとして、ガラスの転移温度が電池の作動温度以上であ
り、封着温度が接合温度範囲である絶縁性ガラスを用い
ることが好ましい。
周のいずれか一方或いは両方を電気絶縁するためのガラ
スとして、ガラスの転移温度が電池の作動温度以上であ
り、封着温度が接合温度範囲である絶縁性ガラスを用い
ることが好ましい。
【００１３】また金属系インサート材による接合とガラ
スによる絶縁コーティングを同時の加熱処理により行う
ことが好ましい。
スによる絶縁コーティングを同時の加熱処理により行う
ことが好ましい。
【００１４】
【作用】α，β″−アルミナ間の接合に金属系特にアル
ミ系インサート材を用いることにより、両アルミナの熱
膨張係数に差がないため、接合時の残留熱応力の発生は
なく、かつインサート材が脆性でないため、高い接合温
度と信頼性が得られる。
ミ系インサート材を用いることにより、両アルミナの熱
膨張係数に差がないため、接合時の残留熱応力の発生は
なく、かつインサート材が脆性でないため、高い接合温
度と信頼性が得られる。
【００１５】一方、このインサート材の内、外周面に被
覆するガラスは強度を確保するものではなく、電気的絶
縁が目的であるが、ガラスの熱膨張係数などの物性値が
大幅に変化する転位点が電池作動温度以上でかつ金属系
インサート材での接合温度とガラス封着温度が同じであ
り、かつガラスの熱膨張係数が両アルミナのそれに近け
れば良い。
覆するガラスは強度を確保するものではなく、電気的絶
縁が目的であるが、ガラスの熱膨張係数などの物性値が
大幅に変化する転位点が電池作動温度以上でかつ金属系
インサート材での接合温度とガラス封着温度が同じであ
り、かつガラスの熱膨張係数が両アルミナのそれに近け
れば良い。
【００１６】以上の如く、電気絶縁はガラスで持たせ、
強度は金属系インサート材で確保する機能分割方式が最
良である。
強度は金属系インサート材で確保する機能分割方式が最
良である。
【００１７】
【実施例】本発明の第１実施例について図により説明す
る。
る。
【００１８】図２は本発明で対象としているナトリウム
−硫黄電池の全体構造を示す。ナトリウムイオン伝導性
β″−アルミナ袋管１は開放端外周面で電気絶縁用α−
アルミナリング４と接合されている。
−硫黄電池の全体構造を示す。ナトリウムイオン伝導性
β″−アルミナ袋管１は開放端外周面で電気絶縁用α−
アルミナリング４と接合されている。
【００１９】また、正極容器２，負極容器３はアルミナ
系インサート材５によりα−アルミナリング４と接合さ
れている。
系インサート材５によりα−アルミナリング４と接合さ
れている。
【００２０】β″−アルミナ袋管１と負極容器３の間に
はナトリウム８が充てんされておりかつ負極集電極６が
内部に挿入されている。
はナトリウム８が充てんされておりかつ負極集電極６が
内部に挿入されている。
【００２１】一方、β″−アルミナ袋管１外周と正極容
器２の間には硫黄９が充てんされており、これを３３０
℃に加熱して充放電を行うものである。
器２の間には硫黄９が充てんされており、これを３３０
℃に加熱して充放電を行うものである。
【００２２】接合部の詳細を図１に示す。α−アルミナ
リング４とβ″−アルミナ袋管開放端１との接合部はテ
ーパ形状としこの接合面には厚さ０.１６mm の芯材がＡ
ｌ−Ｍｎ合金でこの両側がＡｌ−１.０％Ｓｉ−２％Ｍ
ｇ 合金よりなる３層構造のアルミニウム系インサート
材５を配置している。
リング４とβ″−アルミナ袋管開放端１との接合部はテ
ーパ形状としこの接合面には厚さ０.１６mm の芯材がＡ
ｌ−Ｍｎ合金でこの両側がＡｌ−１.０％Ｓｉ−２％Ｍ
ｇ 合金よりなる３層構造のアルミニウム系インサート
材５を配置している。
【００２３】このアルミニウム系インサート材５は正極
容器２と負極容器３とα−アルミナリング４との接合部
にも配置している。この場合は熱応力緩和のため、上記
３層構造インサート材間に厚さ３mmの純Ａｌを配置して
いる。
容器２と負極容器３とα−アルミナリング４との接合部
にも配置している。この場合は熱応力緩和のため、上記
３層構造インサート材間に厚さ３mmの純Ａｌを配置して
いる。
【００２４】またα，β″−アルミナ接合部の上端には
電気絶縁のためにＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3を主成分とする転位点
が３６５℃のガラス粉末ペースト１０を塗布している。
この状態で両接合部に加圧力が０.５kgｆ／mm2となる様
に荷重を加えた状態で１０~4Torrの真空中にて接合温度
６００℃で３０分間加熱保持後冷却して接合した。接合
後に気密性及び電気絶縁性を調べた結果、気密性は１０
~10Torr・ｌ／sec以下、電気絶縁は１ＭΩ以上で良好な
結果が得られた。
電気絶縁のためにＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3を主成分とする転位点
が３６５℃のガラス粉末ペースト１０を塗布している。
この状態で両接合部に加圧力が０.５kgｆ／mm2となる様
に荷重を加えた状態で１０~4Torrの真空中にて接合温度
６００℃で３０分間加熱保持後冷却して接合した。接合
後に気密性及び電気絶縁性を調べた結果、気密性は１０
~10Torr・ｌ／sec以下、電気絶縁は１ＭΩ以上で良好な
結果が得られた。
【００２５】また、強度としてβ″−アルミナ袋管１の
下部先端に荷重を加えて曲げ強度を調べた結果、接合部
曲げ強度は２１kgｆ／mm2 であり、破断位置は接合部直
下の首付根であった。
下部先端に荷重を加えて曲げ強度を調べた結果、接合部
曲げ強度は２１kgｆ／mm2 であり、破断位置は接合部直
下の首付根であった。
【００２６】次に第２の実施例につき説明する。
【００２７】図１の構造中、β″−アルミナ袋管開放端
とテーパなしストレート形状とし、α−アルミナリング
４の下面に位置させこの間に上記と同じインサート材を
配置した。この状態で接合部の内周，外周に転位点が４
６０℃のＮａ2Ｏ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2 系ガラス粉末を塗
布して第１実施例と同じ条件（但し雰囲気は大気圧アル
ゴンガス中）で接合した。
とテーパなしストレート形状とし、α−アルミナリング
４の下面に位置させこの間に上記と同じインサート材を
配置した。この状態で接合部の内周，外周に転位点が４
６０℃のＮａ2Ｏ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2 系ガラス粉末を塗
布して第１実施例と同じ条件（但し雰囲気は大気圧アル
ゴンガス中）で接合した。
【００２８】この接合品の気密性及び電気絶縁性は第１
実施例と同様の値であった。
実施例と同様の値であった。
【００２９】また曲げ強度も破断位置がガラスを含む接
合部であったにもかかわらず、20.5kgｆ／mm2 の高い強
度が得られ、５本の接合品の強度のバラツキは±１.５k
gｆ／mm2 で信頼性の高い接合部が得られた。
合部であったにもかかわらず、20.5kgｆ／mm2 の高い強
度が得られ、５本の接合品の強度のバラツキは±１.５k
gｆ／mm2 で信頼性の高い接合部が得られた。
【００３０】以上の実施例ではアルミニウム系インサー
ト材を用いた場合であるが、その他金属系インサート材
としてはＴｉ入り銀ろう，Ｔｉ入りＮｉろうも可能であ
り、これを用いた場合はＮａ2Ｏ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2 系
ガラスが適用できる。
ト材を用いた場合であるが、その他金属系インサート材
としてはＴｉ入り銀ろう，Ｔｉ入りＮｉろうも可能であ
り、これを用いた場合はＮａ2Ｏ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2 系
ガラスが適用できる。
【００３１】
【発明の効果】以上述べた様に本発明により、接合強度
は金属系インサート材で確保し、電気絶縁性はガラス被
覆で得る２つの機能を持たせることにより、気密性，電
気絶縁性は従来のガラス単独接合品と同等で、接合強度
が従来よりも約２倍で強度ばらつきが１.５kgｆ／mm2と
少ない信頼性の高い接合部を有する電池が得られる。
は金属系インサート材で確保し、電気絶縁性はガラス被
覆で得る２つの機能を持たせることにより、気密性，電
気絶縁性は従来のガラス単独接合品と同等で、接合強度
が従来よりも約２倍で強度ばらつきが１.５kgｆ／mm2と
少ない信頼性の高い接合部を有する電池が得られる。
【００３２】また正，負極容器とα−アルミナとの接合
に用いているものと同じ金属系インサート材を用いるこ
とにより、従来２回の接合処理が１回の接合で可能とな
り、工程簡略化，コストの面で半減できる。
に用いているものと同じ金属系インサート材を用いるこ
とにより、従来２回の接合処理が１回の接合で可能とな
り、工程簡略化，コストの面で半減できる。
【図１】本発明の実施例に係るナトリウム−硫黄電池の
接合部近傍の縦断面図である。
接合部近傍の縦断面図である。
【図２】本発明の対象とするナトリウム−硫黄電池の全
体構造を示す縦断面図である。
体構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】 １…β″−アルミナ袋管、４…α−アルミナリング、５
…金属系インサート材、１０…ガラス。
…金属系インサート材、１０…ガラス。
Claims (5)
- 【請求項１】正極用物質として溶融状硫黄を使用し、負
極用物質として溶融状ナトリウムを使用するものであっ
て、これらを外気雰囲気と気密遮断するための正極およ
び負極容器，両容器間を電気絶縁するためのα−アナミ
ナ，硫黄とナトリウムを分離するナトリウムイオン伝導
性のβ″−アルミナ袋管、並びにβ″−アルミナ袋管内
に設けた負極用集電極を備えてなるナトリウム−硫黄電
池を製造する方法において、前記α−アルミナとβ″−
アルミナ袋管開放端との間に金属系インサート材を介在
させて両者を加熱加工して接合し、かつ接合部の外周，
内周のいずれか或いは両方をガラスでコーティングして
電気的に絶縁することを特徴とするナトリウム−硫黄電
池の製法。 - 【請求項２】請求項１において、金属系インサート材と
して芯部がアルミニウム又はアルミニウム系合金よりな
り、その両面がアルミニウム−シリコン系合金より成る
３層構造シートを用いることを特徴とするナトリウム−
硫黄電池の製法。 - 【請求項３】請求項２において、両表層であるアルミニ
ウム−シリコン系合金層が溶融し、かつ芯材のアルミニ
ウム又はアルミニウム合金は溶融しない温度でかつ加圧
力として１.５ＭＰａ 以上で接合することを特徴とする
ナトリウム−硫黄電池の製法。 - 【請求項４】請求項１において、金属系インサート材に
よる接合部の内，外周のいずれか一方或いは両方を電気
絶縁するためのガラスとして、ガラスの転移温度が電池
の作動温度以上であり、封着温度が接合温度範囲である
絶縁性ガラスを用いることを特徴とするナトリウム−硫
黄電池の製法。 - 【請求項５】請求項１において、金属系インサート材に
よる接合とガラスによる絶縁コーティングを同時の加熱
処理により行うことを特徴とするナトリウム−硫黄電池
の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5010467A JPH06223871A (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | ナトリウム−硫黄電池の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5010467A JPH06223871A (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | ナトリウム−硫黄電池の製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06223871A true JPH06223871A (ja) | 1994-08-12 |
Family
ID=11750947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5010467A Pending JPH06223871A (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | ナトリウム−硫黄電池の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06223871A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160042340A (ko) * | 2014-10-08 | 2016-04-19 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 나트륨 유황 전지용 열압착 접합용 삽입금속 |
| KR101632322B1 (ko) * | 2014-12-29 | 2016-06-21 | 포스코에너지 주식회사 | 2종 세라믹재 접합 방법 |
-
1993
- 1993-01-26 JP JP5010467A patent/JPH06223871A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160042340A (ko) * | 2014-10-08 | 2016-04-19 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 나트륨 유황 전지용 열압착 접합용 삽입금속 |
| KR101632322B1 (ko) * | 2014-12-29 | 2016-06-21 | 포스코에너지 주식회사 | 2종 세라믹재 접합 방법 |
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