JPH0935744A - ナトリウム−硫黄電池 - Google Patents
ナトリウム−硫黄電池Info
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- JPH0935744A JPH0935744A JP7179788A JP17978895A JPH0935744A JP H0935744 A JPH0935744 A JP H0935744A JP 7179788 A JP7179788 A JP 7179788A JP 17978895 A JP17978895 A JP 17978895A JP H0935744 A JPH0935744 A JP H0935744A
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- positive electrode
- flange
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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
Landscapes
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】絶縁リングとフランジの接合部及び正極フラン
ジと正極容器の溶接部の耐久性を向上させた、実用性の
高いナトリウム−硫黄電池を提供する。 【構成】硫黄および多硫化ナトリウムに対して耐食性が
あり、かつ熱膨張が約１３×１０-6／℃と小さい２相ス
テンレス鋼を正極フランジ材として使用する。更に、同
材料または、正極フランジ材料の２相ステンレス鋼と溶
接性が良く、硫黄および多硫化ナトリウムに対して耐食
性がある、Ｆｅ基でＣｒ１８〜２８％，Ｎｉ８〜２４
％，Ｃ≦０.２％ のオーステナイト系の合金を正極容器
として使用する。 【効果】本発明によれば、絶縁リングとフランジの接合
部及び正極フランジと正極容器の溶接部の耐久性を向上
でき、実用性の高いナトリウム−硫黄電池が提供でき
る。
ジと正極容器の溶接部の耐久性を向上させた、実用性の
高いナトリウム−硫黄電池を提供する。 【構成】硫黄および多硫化ナトリウムに対して耐食性が
あり、かつ熱膨張が約１３×１０-6／℃と小さい２相ス
テンレス鋼を正極フランジ材として使用する。更に、同
材料または、正極フランジ材料の２相ステンレス鋼と溶
接性が良く、硫黄および多硫化ナトリウムに対して耐食
性がある、Ｆｅ基でＣｒ１８〜２８％，Ｎｉ８〜２４
％，Ｃ≦０.２％ のオーステナイト系の合金を正極容器
として使用する。 【効果】本発明によれば、絶縁リングとフランジの接合
部及び正極フランジと正極容器の溶接部の耐久性を向上
でき、実用性の高いナトリウム−硫黄電池が提供でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電力貯蔵や電力ピーク
カットや電気自動車用バッテリーに使用されるナトリウ
ム−硫黄電池の接合部及び溶接部の耐久性向上に関す
る。
カットや電気自動車用バッテリーに使用されるナトリウ
ム−硫黄電池の接合部及び溶接部の耐久性向上に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電池活物質である硫黄または多硫化ナト
リウムに対する耐食材として、従来のナトリウム−硫黄
電池の正極フランジおよび正極容器の材料としては以下
のような材料が開示されている。
リウムに対する耐食材として、従来のナトリウム−硫黄
電池の正極フランジおよび正極容器の材料としては以下
のような材料が開示されている。
【０００３】 １．特開昭57−57861 号：Ｃｒ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｆｅ（Ｂａｌ）合金 ２．特開昭56−130071号：Ｃｒ，Ｆｅ（Ｂａｌ）合金 ３．特開昭58−152377号：Ｃｒ，Ｆｅ（Ｂａｌ）合金 ４．特開昭59−165378号：Ｃｒ，Ａｌ，Ｙ，Ｆｅ（Ｂａｌ）合金
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来技術で示した材料
は、絶縁リングの熱膨張(７×１０-6／℃)に対し約１８
×１０-6／℃と大きいため、絶縁リングとフランジの接
合部に、接合による大きな残留熱応力発生し、接合部の
昇降温に対する耐久性が低いという問題点があった。
は、絶縁リングの熱膨張(７×１０-6／℃)に対し約１８
×１０-6／℃と大きいため、絶縁リングとフランジの接
合部に、接合による大きな残留熱応力発生し、接合部の
昇降温に対する耐久性が低いという問題点があった。
【０００５】また、この問題の回避として、フランジを
熱膨張の小さい材料例えば炭素鋼あるいは、炭素鋼に耐
食処理を施した材料を用いると溶接部の耐食性が低下す
るという問題点があった。
熱膨張の小さい材料例えば炭素鋼あるいは、炭素鋼に耐
食処理を施した材料を用いると溶接部の耐食性が低下す
るという問題点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】硫黄および多硫化ナトリ
ウムに対して耐食性があり、かつ熱膨張が約１３×１０
-6／℃と小さい２相ステンレス鋼を、正極又は、ならび
に負極フランジ材として使用することにより、接合部の
残留熱応力を低減し、接合部の耐久性を向上させること
ができる。さらに、同材料を正極フランジならびに正極
容器材として使用することで、両者の溶接部の耐食性
も、被溶接部と同程度に維持できる。また、正極フラン
ジ材料の２相ステンレス鋼と溶接性が良く、硫黄および
多硫化ナトリウムに対して耐食性がある、Ｆｅ基でＣｒ
１８〜２８％，Ｎｉ８〜２４％，Ｃ≦０.２％ の成分で
構成されたオーステナイト鋼を正極容器として使用して
も同様の効果が得られる。
ウムに対して耐食性があり、かつ熱膨張が約１３×１０
-6／℃と小さい２相ステンレス鋼を、正極又は、ならび
に負極フランジ材として使用することにより、接合部の
残留熱応力を低減し、接合部の耐久性を向上させること
ができる。さらに、同材料を正極フランジならびに正極
容器材として使用することで、両者の溶接部の耐食性
も、被溶接部と同程度に維持できる。また、正極フラン
ジ材料の２相ステンレス鋼と溶接性が良く、硫黄および
多硫化ナトリウムに対して耐食性がある、Ｆｅ基でＣｒ
１８〜２８％，Ｎｉ８〜２４％，Ｃ≦０.２％ の成分で
構成されたオーステナイト鋼を正極容器として使用して
も同様の効果が得られる。
【０００７】２相ステンレス鋼としては、Ｆｅ基でＣｒ
１８〜２８％，Ｎｉ１〜８％，Ｃ≦０.２％ のものを用
いることができる。さらに、２相ステンレスがＭｏを１
〜５％含有することが望ましい。
１８〜２８％，Ｎｉ１〜８％，Ｃ≦０.２％ のものを用
いることができる。さらに、２相ステンレスがＭｏを１
〜５％含有することが望ましい。
【０００８】
【作用】絶縁リングと正極フランジは、インサート材と
してアルミニウムを介し、500〜６００℃の温度で加圧
接合される。この加圧接合後の冷却過程で接合部には、
絶縁リングとフランジの熱膨張差に起因する残留熱応力
が発生する。この残留熱応力により絶縁リングの破損、
あるいは電池運転過程での昇降温操作で、残留熱応力の
変動に起因する接合界面の疲労破壊が発生する。
してアルミニウムを介し、500〜６００℃の温度で加圧
接合される。この加圧接合後の冷却過程で接合部には、
絶縁リングとフランジの熱膨張差に起因する残留熱応力
が発生する。この残留熱応力により絶縁リングの破損、
あるいは電池運転過程での昇降温操作で、残留熱応力の
変動に起因する接合界面の疲労破壊が発生する。
【０００９】本発明のごとく、フランジを熱膨張が約１
３×１０-6／℃と小さい２相ステンレス鋼とすることに
より残留熱応力を低減し、絶縁リングの破壊及び接合界
面の破壊を防止できる。
３×１０-6／℃と小さい２相ステンレス鋼とすることに
より残留熱応力を低減し、絶縁リングの破壊及び接合界
面の破壊を防止できる。
【００１０】また、正極フランジと正極容器は溶接で接
合されるため、同材料を正極フランジならびに正極容器
材として使用することで、溶接部の耐食性も被溶接部と
同程度に維持できる。また、正極フランジ材料の２相ス
テンレス鋼と溶接性が良く、硫黄および多硫化ナトリウ
ムに対して耐食性がある、Ｆｅ基でＣｒ１８〜２８％，
Ｎｉ８〜２４％，Ｃ≦０.２％ の成分で構成されるオー
ステナイト鋼を正極容器として使用しても同様の効果が
得られる。
合されるため、同材料を正極フランジならびに正極容器
材として使用することで、溶接部の耐食性も被溶接部と
同程度に維持できる。また、正極フランジ材料の２相ス
テンレス鋼と溶接性が良く、硫黄および多硫化ナトリウ
ムに対して耐食性がある、Ｆｅ基でＣｒ１８〜２８％，
Ｎｉ８〜２４％，Ｃ≦０.２％ の成分で構成されるオー
ステナイト鋼を正極容器として使用しても同様の効果が
得られる。
【００１１】２相ステンレス鋼中の、Ｃｒ含有量は１８
〜２８％の範囲が好ましい。この範囲以下では耐食性が
不十分となり、この範囲以上では加工が困難である。同
様にＣ含有量が０.２％ を越えると加工性が悪くなるた
め好ましくない。またＮｉは１〜８％の範囲が２相構造
を保つ上で適切である。Ｍｏの添加は耐食性の一層の向
上をもたらすが、多すぎると加工性が劣るため、１〜５
％の範囲が特に好ましい。
〜２８％の範囲が好ましい。この範囲以下では耐食性が
不十分となり、この範囲以上では加工が困難である。同
様にＣ含有量が０.２％ を越えると加工性が悪くなるた
め好ましくない。またＮｉは１〜８％の範囲が２相構造
を保つ上で適切である。Ｍｏの添加は耐食性の一層の向
上をもたらすが、多すぎると加工性が劣るため、１〜５
％の範囲が特に好ましい。
【００１２】このように、本発明によれば絶縁リングと
フランジの接合部及び正極フランジと正極容器の溶接部
の耐久性を向上でき、実用性の高いナトリウム−硫黄電
池が実現できる。
フランジの接合部及び正極フランジと正極容器の溶接部
の耐久性を向上でき、実用性の高いナトリウム−硫黄電
池が実現できる。
【００１３】
（実施例１）図１に示す構造の試験片を、大気中で、室
温から本電池の作動温度４００℃までの昇温と、４００
℃から室温までの冷却を１,０００ 回繰り返したが、絶
縁リング及び接合部の破壊は発生しなかった。尚、昇降
温の要求値は、１００回程度である。
温から本電池の作動温度４００℃までの昇温と、４００
℃から室温までの冷却を１,０００ 回繰り返したが、絶
縁リング及び接合部の破壊は発生しなかった。尚、昇降
温の要求値は、１００回程度である。
【００１４】ここで、１：絶縁リング, ２：アルミイン
サート, ３：正極フランジ, ４：負極フランジであり、
絶縁リング１の上端面にアルミインサート２および負極
フランジ４を、下端面にアルミインサート２および正極
フランジ３を配置し、真空中、５５０℃, 加圧力３０ｋ
Ｎで接合した。
サート, ３：正極フランジ, ４：負極フランジであり、
絶縁リング１の上端面にアルミインサート２および負極
フランジ４を、下端面にアルミインサート２および正極
フランジ３を配置し、真空中、５５０℃, 加圧力３０ｋ
Ｎで接合した。
【００１５】本実施例で用いた正極及び負極フランジ材
料は、ＪＩＳ記号のSUS329J1, SUS329J2L, SUS329J3L,
SUS329J4Lである。
料は、ＪＩＳ記号のSUS329J1, SUS329J2L, SUS329J3L,
SUS329J4Lである。
【００１６】下記に化学成分を示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】（実施例２）図２に示す構造の試験片を、
多硫化ナトリウム中で、室温から４００℃までの昇温
と、４００℃から室温までの冷却を２００回繰り返した
が、絶縁リング及び接合部の破壊，溶接部の選択的な劣
化は発生しなかった。
多硫化ナトリウム中で、室温から４００℃までの昇温
と、４００℃から室温までの冷却を２００回繰り返した
が、絶縁リング及び接合部の破壊，溶接部の選択的な劣
化は発生しなかった。
【００１９】ここで、１：絶縁リング, ２：アルミイン
サート, ３：正極フランジ, ４：負極フランジ, ５：正
極容器であり、絶縁リング１の上端面にアルミインサー
ト２および負極フランジ４を、下端面にアルミインサー
ト２および正極フランジ３を配置し、真空中、５５０
℃，加圧力３０ｋＮで接合した。この後、正極フランジ
３と正極容器５をＴＩＧ溶接した。
サート, ３：正極フランジ, ４：負極フランジ, ５：正
極容器であり、絶縁リング１の上端面にアルミインサー
ト２および負極フランジ４を、下端面にアルミインサー
ト２および正極フランジ３を配置し、真空中、５５０
℃，加圧力３０ｋＮで接合した。この後、正極フランジ
３と正極容器５をＴＩＧ溶接した。
【００２０】本実施例で用いた正極及び負極フランジ材
料は、ＪＩＳ記号のSUS329J1で、正極容器は、ＪＩＳ記
号のSUS329J1, SUS309, SUS309S, SUS310, SUS310S, SU
S304, SUS304Lとした。
料は、ＪＩＳ記号のSUS329J1で、正極容器は、ＪＩＳ記
号のSUS329J1, SUS309, SUS309S, SUS310, SUS310S, SU
S304, SUS304Lとした。
【００２１】下記に化学成分を示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】（実施例３）図３に示す構造の試験片を、
多硫化ナトリウム中で、４００℃×１,０００ 時間の浸
漬試験を実施したが、溶接部の選択的な腐食は発生しな
かった。
多硫化ナトリウム中で、４００℃×１,０００ 時間の浸
漬試験を実施したが、溶接部の選択的な腐食は発生しな
かった。
【００２４】ここで、６：正極フランジＴＰ, ７：正極
容器ＴＰ, ８：ＴＩＧ溶接部であり、正極フランジＴＰ
６と正極容器ＴＰ７をＴＩＧ溶接した。
容器ＴＰ, ８：ＴＩＧ溶接部であり、正極フランジＴＰ
６と正極容器ＴＰ７をＴＩＧ溶接した。
【００２５】本実施例で用いた正極フランジＴＰ材料
は、ＪＩＳ記号のSUS329J1で、正極容器ＴＰ材料は、Ｊ
ＩＳ記号のSUS329J1, SUS309, SUS309S, SUS310, SUS31
0S,SUS304, SUS304L とした。
は、ＪＩＳ記号のSUS329J1で、正極容器ＴＰ材料は、Ｊ
ＩＳ記号のSUS329J1, SUS309, SUS309S, SUS310, SUS31
0S,SUS304, SUS304L とした。
【００２６】（実施例４）図４に示す構造のナトリウム
−硫黄電池を、５００回の充放電を実施したが、電池特
性（充放電容量, 充放電効率）の低下、ならびに絶縁リ
ングおよび接合部の破壊，溶接部の選択的な腐食は認め
られなかった。
−硫黄電池を、５００回の充放電を実施したが、電池特
性（充放電容量, 充放電効率）の低下、ならびに絶縁リ
ングおよび接合部の破壊，溶接部の選択的な腐食は認め
られなかった。
【００２７】また、図４に示す構造のナトリウム−硫黄
電池を、２００回の昇降温を実施したが、絶縁リングお
よび接合部の破壊，溶接部の選択的な腐食は発生しなか
った。
電池を、２００回の昇降温を実施したが、絶縁リングお
よび接合部の破壊，溶接部の選択的な腐食は発生しなか
った。
【００２８】ここで、図４のナトリウム−硫黄電池は、
以下の手順で構成した。
以下の手順で構成した。
【００２９】（１）固体電解質管９と絶縁リング１をガ
ラス半田により接合する。
ラス半田により接合する。
【００３０】（２）絶縁リングとアルミインサート２及
び正極フランジ３，負極フランジ４を接合する。
び正極フランジ３，負極フランジ４を接合する。
【００３１】（３）固体電解質管内部にナトリウム１０
を充填し、負極キャップ１１と負極フランジ４を溶接す
る。
を充填し、負極キャップ１１と負極フランジ４を溶接す
る。
【００３２】（４）固体電解質管外部と正極容器５で形
成される空間に硫黄モールド１２（カーボンマットに硫
黄を含浸）を充填し、正極フランジ３と正極容器５を溶
接する。
成される空間に硫黄モールド１２（カーボンマットに硫
黄を含浸）を充填し、正極フランジ３と正極容器５を溶
接する。
【００３３】本実施例で用いた正極フランジ，負極フラ
ンジ材料は、ＪＩＳ記号のSUS329J1で、正極容器は、Ｊ
ＩＳ記号のSUS329J1, SUS310Sとした。
ンジ材料は、ＪＩＳ記号のSUS329J1で、正極容器は、Ｊ
ＩＳ記号のSUS329J1, SUS310Sとした。
【００３４】尚、実施例４で示した合金の組合せ以外
で、実施例１〜３に示した合金を用いても、実施例１〜
３の結果から、実施例４と同様の結果が得られることは
明らかである。
で、実施例１〜３に示した合金を用いても、実施例１〜
３の結果から、実施例４と同様の結果が得られることは
明らかである。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、絶縁リングとフランジ
の接合部及び正極フランジと正極容器の溶接部の耐久性
を向上でき、実用性の高いナトリウム−硫黄電池が提供
できる。
の接合部及び正極フランジと正極容器の溶接部の耐久性
を向上でき、実用性の高いナトリウム−硫黄電池が提供
できる。
【図１】本発明の実施例である大気中昇降温試験片の縦
断面図。
断面図。
【図２】本発明の実施例である多硫化ナトリウム中昇降
温試験片の縦断面図。
温試験片の縦断面図。
【図３】本発明の実施例である多硫化ナトリウム中浸漬
試験片の外形図。
試験片の外形図。
【図４】本発明の実施例であるナトリウム−硫黄電池の
縦断面図。
縦断面図。
１…絶縁リング、２…アルミインサート、３…正極フラ
ンジ、４…負極フランジ、５…正極容器、６…正極フラ
ンジＴＰ、７…正極容器ＴＰ、８…ＴＩＧ溶接部、９…
固体電解質管、１０…ナトリウム、１１…負極キャッ
プ、１２…硫黄モールド。
ンジ、４…負極フランジ、５…正極容器、６…正極フラ
ンジＴＰ、７…正極容器ＴＰ、８…ＴＩＧ溶接部、９…
固体電解質管、１０…ナトリウム、１１…負極キャッ
プ、１２…硫黄モールド。
Claims (4)
- 【請求項１】ナトリウムイオン伝導性を有する固体電解
質管と、該固体電解質に接合された絶縁リングと、該絶
縁リングに接合された負極フランジならびに正極フラン
ジと、負極活物質：ナトリウムと、正極活物質：硫黄ま
たは多硫化ナトリウムと、該硫黄または多硫化ナトリウ
ムを収納する正極容器とで構成されるナトリウム−硫黄
電池において、前記、正極又はならびに負極フランジ
を、オーステナイト中にフェライトが析出した２相ステ
ンレス鋼としたことを特徴とするナトリウム−硫黄電
池。 - 【請求項２】請求項１において、前記２相ステンレス鋼
が、Ｆｅ基でＣｒ１８〜２８％，Ｎｉ１〜８％，Ｃ≦
０.２％ の成分で構成されていることを特徴とするナト
リウム−硫黄電池。 - 【請求項３】請求項２において、該２相ステンレス鋼
が、Ｍｏを１〜５％含有することを特徴とするナトリウ
ム−硫黄電池。 - 【請求項４】請求項１，２または３のナトリウム−硫黄
電池において、正極フランジが前記２相ステンレス鋼
で、正極容器が、前記２相ステンレス鋼または、Ｆｅ基
でＣｒ１８〜２８％，Ｎｉ８〜２４％，Ｃ≦０.２％ の
成分で構成されたオーステナイト鋼としたことを特徴と
するナトリウム−硫黄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17978895A JP3351186B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | ナトリウム−硫黄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17978895A JP3351186B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | ナトリウム−硫黄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0935744A true JPH0935744A (ja) | 1997-02-07 |
| JP3351186B2 JP3351186B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=16071908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17978895A Expired - Fee Related JP3351186B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | ナトリウム−硫黄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3351186B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101460281B1 (ko) * | 2012-12-27 | 2014-11-11 | 주식회사 포스코 | 나트륨-유황 전지의 열압착 접합용 인서트재 |
-
1995
- 1995-07-17 JP JP17978895A patent/JP3351186B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101460281B1 (ko) * | 2012-12-27 | 2014-11-11 | 주식회사 포스코 | 나트륨-유황 전지의 열압착 접합용 인서트재 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3351186B2 (ja) | 2002-11-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |