JPH0736335B2 - ナトリウム―硫黄電池及びその絶縁体と蓋体との接合方法 - Google Patents
ナトリウム―硫黄電池及びその絶縁体と蓋体との接合方法Info
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- JPH0736335B2 JPH0736335B2 JP2201808A JP20180890A JPH0736335B2 JP H0736335 B2 JPH0736335 B2 JP H0736335B2 JP 2201808 A JP2201808 A JP 2201808A JP 20180890 A JP20180890 A JP 20180890A JP H0736335 B2 JPH0736335 B2 JP H0736335B2
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- lid
- brazing material
- insulator
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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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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はナトリウム−硫黄電池及びその絶縁体と蓋体と
の接合方法に関するものである。
の接合方法に関するものである。
（従来の技術） セラミックスと金属とを接合するには、セラミックスと
金属との間にろう材を介在させて該ろう材を液相線温度
以上またはこれに近い温度まで昇温して加圧接合するの
を普通としていた。
金属との間にろう材を介在させて該ろう材を液相線温度
以上またはこれに近い温度まで昇温して加圧接合するの
を普通としていた。
ところが、ナトリウム−硫黄電池におけるセラミックス
製絶縁体と金属製蓋体との接合などにおいては、ろう材
を液相線以上の温度またはその付近の温度まで昇温、加
圧して両者を接合しようとすると、ろう材が完全に液体
状態となっているか液体が極めて多い状態となっている
ので、ろう材が表面張力や接合界面の場所による濡れ易
さの相違により接合界面全体にわたって均一に濡れずに
偏りを生じ、そのため接合界面の接合性能、特に耐ナト
リウム侵食性にバラツキを生ずるという問題があった。
また、ろう材が液体状態となっていると接合工程の初期
段階において治具等の重さにより接合界面よりろう材が
流れ出してしまい、加圧時には十分なろう材が残ってお
らず長期間にわたって気密性を保持できる均一な耐久性
の高い接合層が得られないという問題もあった。そし
て、いずれの場合においても不十分な接合部分の気密性
が短期間で保持できなくなり、性能を劣化させる原因と
もなっていた。
製絶縁体と金属製蓋体との接合などにおいては、ろう材
を液相線以上の温度またはその付近の温度まで昇温、加
圧して両者を接合しようとすると、ろう材が完全に液体
状態となっているか液体が極めて多い状態となっている
ので、ろう材が表面張力や接合界面の場所による濡れ易
さの相違により接合界面全体にわたって均一に濡れずに
偏りを生じ、そのため接合界面の接合性能、特に耐ナト
リウム侵食性にバラツキを生ずるという問題があった。
また、ろう材が液体状態となっていると接合工程の初期
段階において治具等の重さにより接合界面よりろう材が
流れ出してしまい、加圧時には十分なろう材が残ってお
らず長期間にわたって気密性を保持できる均一な耐久性
の高い接合層が得られないという問題もあった。そし
て、いずれの場合においても不十分な接合部分の気密性
が短期間で保持できなくなり、性能を劣化させる原因と
もなっていた。
（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、絶縁体
と蓋体とが接合界面全体にわたって均一かつ耐ナトリウ
ム侵食性に優れた状態で強固に接合している接合層を有
しており、長期間にわたって確実な気密性を保持するこ
とができるナトリウム−硫黄電池及びその絶縁体と蓋体
との接合方法を提供することを目的としてなされたもの
である。
と蓋体とが接合界面全体にわたって均一かつ耐ナトリウ
ム侵食性に優れた状態で強固に接合している接合層を有
しており、長期間にわたって確実な気密性を保持するこ
とができるナトリウム−硫黄電池及びその絶縁体と蓋体
との接合方法を提供することを目的としてなされたもの
である。
（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のナトリウ
ム−硫黄電池は、ナトリウム−硫黄電池のセラミック製
の絶縁体と金属製の蓋体とが、ろう材中のシリコン粒子
が接合時に溶融・晶出されることなく残存しているAl-S
i系のろう材層をもって接合一体化され、耐ナトリウム
侵食性に優れた接合面を形成していることを特徴とする
ものである。また本発明のナトリウム−硫黄電池におけ
る絶縁体と蓋体との接合方法は、ナトリウム−硫黄電池
のセラミック製の絶縁体と金属製の蓋体との間にAl-Si
系のろう材を介在させ、該ろう材を固相線温度の±10℃
の温度域に昇温して6kg/mm2前後の圧力で加圧接合し、
耐ナトリウム侵食性に優れた接合面を形成することを特
徴とするものである。
ム−硫黄電池は、ナトリウム−硫黄電池のセラミック製
の絶縁体と金属製の蓋体とが、ろう材中のシリコン粒子
が接合時に溶融・晶出されることなく残存しているAl-S
i系のろう材層をもって接合一体化され、耐ナトリウム
侵食性に優れた接合面を形成していることを特徴とする
ものである。また本発明のナトリウム−硫黄電池におけ
る絶縁体と蓋体との接合方法は、ナトリウム−硫黄電池
のセラミック製の絶縁体と金属製の蓋体との間にAl-Si
系のろう材を介在させ、該ろう材を固相線温度の±10℃
の温度域に昇温して6kg/mm2前後の圧力で加圧接合し、
耐ナトリウム侵食性に優れた接合面を形成することを特
徴とするものである。
（実施例） 次に本発明を図示のナトリウム−硫黄電池を実施例とし
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
（１）は電槽（８）内をナトリウムが充填された内側の
負極室（５）と硫黄が充填された外側の正極室（６）に
区画するβ−アルミナからなる筒状の固体電解質管であ
って、該固体電解質管（１）の上端外周部にはα−アル
ミナからなるリング状をしたセラミックス製絶縁体
（２）が固着されていて該セラミックス製絶縁体（２）
が固体電解質管（１）の上端外周部と電槽（８）の上端
の正極端子（8a）間に下面を前記電槽（８）の上方の内
鍔（９）に支持させた状態で設けられて正負極間の絶縁
が図られている。なお正極端子（8a）の内鍔（９）とセ
ラミックス製絶縁体（２）は後記するろう材層（４）に
より密封接合されている。また、前記セラミックス製絶
縁体（２）の上面にはアルミニウム合金などの金属製蓋
体（３）が下面周縁をもって載置されていて該セラミッ
クス製絶縁体（２）と金属製蓋体（３）とは後記するろ
う材層（４）によって密封接合され、セラミックス製絶
縁体（２）と金属製蓋体（３）との密封接合部は負極活
物質であるナトリウムの漏出が防止され、また、負極室
（５）の内部にはアルミニウムよりなる負極端子管
（７）が装着されている。なお、前記ろう材層（４）は
第２図に示されるように、例えばAl-Si-Mgに示されるAl
-Si系ろう材がアルミニウムまたはアルミニウム合金の
芯材（4b）の両側に配置された構成のろう材で、粒径が
３〜15μｍ程度の未溶解のシリコン粒子（4a）が残存し
ている。なおろう材層（４）は第３図で示されるように
Al-Si系ろう材一層でもよい。このようなろう材層
（４）は第４図の実線で示されるようにろう材の固相線
温度（T1）±10℃の温度域まで昇温された後その温度を
保持し、この状態で加圧接合が行なわれ、その後自然冷
却することにより形成される。前記ろう材が88.5重量％
のAl、10重量％のSi、1.5重量％のMgを含有し固相線温
度（T1）が約560℃、液相線温度（T2）が約590℃である
場合、固相線温度（T1）の±10℃である約550℃〜570℃
程度の範囲内で加圧接合が行なわれる。また、加圧条件
としては約6kg/mm2前後とする。
負極室（５）と硫黄が充填された外側の正極室（６）に
区画するβ−アルミナからなる筒状の固体電解質管であ
って、該固体電解質管（１）の上端外周部にはα−アル
ミナからなるリング状をしたセラミックス製絶縁体
（２）が固着されていて該セラミックス製絶縁体（２）
が固体電解質管（１）の上端外周部と電槽（８）の上端
の正極端子（8a）間に下面を前記電槽（８）の上方の内
鍔（９）に支持させた状態で設けられて正負極間の絶縁
が図られている。なお正極端子（8a）の内鍔（９）とセ
ラミックス製絶縁体（２）は後記するろう材層（４）に
より密封接合されている。また、前記セラミックス製絶
縁体（２）の上面にはアルミニウム合金などの金属製蓋
体（３）が下面周縁をもって載置されていて該セラミッ
クス製絶縁体（２）と金属製蓋体（３）とは後記するろ
う材層（４）によって密封接合され、セラミックス製絶
縁体（２）と金属製蓋体（３）との密封接合部は負極活
物質であるナトリウムの漏出が防止され、また、負極室
（５）の内部にはアルミニウムよりなる負極端子管
（７）が装着されている。なお、前記ろう材層（４）は
第２図に示されるように、例えばAl-Si-Mgに示されるAl
-Si系ろう材がアルミニウムまたはアルミニウム合金の
芯材（4b）の両側に配置された構成のろう材で、粒径が
３〜15μｍ程度の未溶解のシリコン粒子（4a）が残存し
ている。なおろう材層（４）は第３図で示されるように
Al-Si系ろう材一層でもよい。このようなろう材層
（４）は第４図の実線で示されるようにろう材の固相線
温度（T1）±10℃の温度域まで昇温された後その温度を
保持し、この状態で加圧接合が行なわれ、その後自然冷
却することにより形成される。前記ろう材が88.5重量％
のAl、10重量％のSi、1.5重量％のMgを含有し固相線温
度（T1）が約560℃、液相線温度（T2）が約590℃である
場合、固相線温度（T1）の±10℃である約550℃〜570℃
程度の範囲内で加圧接合が行なわれる。また、加圧条件
としては約6kg/mm2前後とする。
なお、アルミナからなるセラミックス製絶縁体とAl-Mn
系合金（A3003）からなる金属製蓋体とを、固相線温度
が560℃のAl-Si-Mg系合金（Al-10Si-1.5Mg）と両側に配
置した構成のろう材で接合し、得られたものの溶融ナト
リウムに対する耐久性試験を行なった結果を第１表に示
す。耐久性試験は400℃のNa溶液中に所定時間浸漬した
場合、および室温から350℃の熱サイクルを所定回数繰
り返したものを400℃のNa溶液中に浸漬した場合の接合
界面におけるNa濡れ数を調べた。
系合金（A3003）からなる金属製蓋体とを、固相線温度
が560℃のAl-Si-Mg系合金（Al-10Si-1.5Mg）と両側に配
置した構成のろう材で接合し、得られたものの溶融ナト
リウムに対する耐久性試験を行なった結果を第１表に示
す。耐久性試験は400℃のNa溶液中に所定時間浸漬した
場合、および室温から350℃の熱サイクルを所定回数繰
り返したものを400℃のNa溶液中に浸漬した場合の接合
界面におけるNa濡れ数を調べた。
第１表からも明らかなように接合温度が固相線温度の±
10℃である550℃〜570℃、特に555℃〜565℃の場合に最
も優れた耐ナトリウム侵食性を示す結果が得られた。
10℃である550℃〜570℃、特に555℃〜565℃の場合に最
も優れた耐ナトリウム侵食性を示す結果が得られた。
（作用） このように構成されたナトリウム−硫黄電池は、一般の
接合のように液相線温度（T2）である590℃付近まで昇
温した場合（第４図の一点鎖線参照）とは異なり、ろう
材層（４）の内部に固相及び未溶解のシリコン粒子（4
a）が残存したままでセラミック製の絶縁体と金属製の
蓋体とが加圧接合されているので、固相線よりわずかに
高温で接合した場合のAl-Si-Mgで構成される液相が未溶
解のシリコン粒子（4a）及び固相の間に保持されること
となり、治具等の重さによって接合界面より流れ出すこ
とがない。また、接合界面においても液相が未溶解のシ
リコン粒子（4a）及び固相の間に僅かにしかも均一に存
在しているので、加圧接合が接合界面全体にバラツキな
く行なわれることとなり、全体に均一に濡れて強固な耐
久性のある接合界面となって長期間にわたって気密性を
安定して維持できるろう材層（４）が得られることとな
る。さらに接合界面に微細なシリコン粒子が接合時に溶
融・晶出されることなく均一に分散しているため、Naが
侵入してきた時にNaが個々のシリコン粒子とSi、Alの化
合物を形成しながら侵入していくと考えられ、その化合
物ができるのに時間を要し、そのため逆に接合界面のナ
トリウムに対する耐久性は向上することとなる。
接合のように液相線温度（T2）である590℃付近まで昇
温した場合（第４図の一点鎖線参照）とは異なり、ろう
材層（４）の内部に固相及び未溶解のシリコン粒子（4
a）が残存したままでセラミック製の絶縁体と金属製の
蓋体とが加圧接合されているので、固相線よりわずかに
高温で接合した場合のAl-Si-Mgで構成される液相が未溶
解のシリコン粒子（4a）及び固相の間に保持されること
となり、治具等の重さによって接合界面より流れ出すこ
とがない。また、接合界面においても液相が未溶解のシ
リコン粒子（4a）及び固相の間に僅かにしかも均一に存
在しているので、加圧接合が接合界面全体にバラツキな
く行なわれることとなり、全体に均一に濡れて強固な耐
久性のある接合界面となって長期間にわたって気密性を
安定して維持できるろう材層（４）が得られることとな
る。さらに接合界面に微細なシリコン粒子が接合時に溶
融・晶出されることなく均一に分散しているため、Naが
侵入してきた時にNaが個々のシリコン粒子とSi、Alの化
合物を形成しながら侵入していくと考えられ、その化合
物ができるのに時間を要し、そのため逆に接合界面のナ
トリウムに対する耐久性は向上することとなる。
（発明の効果） 本発明は以上の説明からも明らかなように、ナトリウム
−硫黄電池のセラミック製の絶縁体と金属製の蓋体との
接合部分に、特別な機械的構造的工夫をすることなしに
耐ナトリウム侵食性に優れた強固な接合面を形成するこ
とができ、長期間にわたって確実な気密性を保持するこ
とができる利点がある。
−硫黄電池のセラミック製の絶縁体と金属製の蓋体との
接合部分に、特別な機械的構造的工夫をすることなしに
耐ナトリウム侵食性に優れた強固な接合面を形成するこ
とができ、長期間にわたって確実な気密性を保持するこ
とができる利点がある。
第１図は第１の発明の実施例であるナトリウム−硫黄電
池を示す一部切欠正面図、第２図は第１図における要部
の拡大断面図、第３図は他の実施例を示す要部の拡大断
面図、第４図は接合工程における経過時間と昇温温度と
の関係を示すグラフである。 （２）：セラミックス製の絶縁体、（３）：金属製の蓋
体、（４）:Al-Si系のろう材層、（4a）：シリコン粒子
池を示す一部切欠正面図、第２図は第１図における要部
の拡大断面図、第３図は他の実施例を示す要部の拡大断
面図、第４図は接合工程における経過時間と昇温温度と
の関係を示すグラフである。 （２）：セラミックス製の絶縁体、（３）：金属製の蓋
体、（４）:Al-Si系のろう材層、（4a）：シリコン粒子
Claims (2)
- 【請求項１】ナトリウム−硫黄電池のセラミック製の絶
縁体と金属製の蓋体とが、ろう材中のシリコン粒子が接
合時に溶融・晶出されることなく残存しているAl-Si系
のろう材層をもって接合一体化され、耐ナトリウム侵食
性に優れた接合面を形成していることを特徴とするナト
リウム−硫黄電池。 - 【請求項２】ナトリウム−硫黄電池のセラミック製の絶
縁体と金属製の蓋体との間にAl-Si系のろう材を介在さ
せ、該ろう材を固相線温度の±10℃の温度域に昇温して
6kg/mm2前後の圧力で加圧接合し、耐ナトリウム侵食性
に優れた接合面を形成することを特徴とするナトリウム
−硫黄電池における絶縁体と蓋体との接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2201808A JPH0736335B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | ナトリウム―硫黄電池及びその絶縁体と蓋体との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2201808A JPH0736335B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | ナトリウム―硫黄電池及びその絶縁体と蓋体との接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0489367A JPH0489367A (ja) | 1992-03-23 |
| JPH0736335B2 true JPH0736335B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=16447262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2201808A Expired - Lifetime JPH0736335B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | ナトリウム―硫黄電池及びその絶縁体と蓋体との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0736335B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013111621A (ja) * | 2011-11-29 | 2013-06-10 | Furukawa-Sky Aluminum Corp | アルミニウム合金材とセラミックス材の接合方法 |
| CN112570832B (zh) * | 2020-11-12 | 2021-12-14 | 岭东核电有限公司 | 碳化硅包壳及其钎焊连接方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61281079A (ja) * | 1985-05-31 | 1986-12-11 | 新明和工業株式会社 | セラミツクスと金属との拡散接合方法 |
| JPS6466095A (en) * | 1987-09-08 | 1989-03-13 | Nikon Corp | Joining material for ceramics and metal |
-
1990
- 1990-07-30 JP JP2201808A patent/JPH0736335B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0489367A (ja) | 1992-03-23 |
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Legal Events
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