JPH0955222A - Sodium-sulfur battery and manufacture thereof - Google Patents

Sodium-sulfur battery and manufacture thereof

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JPH0955222A
JPH0955222A JP7204840A JP20484095A JPH0955222A JP H0955222 A JPH0955222 A JP H0955222A JP 7204840 A JP7204840 A JP 7204840A JP 20484095 A JP20484095 A JP 20484095A JP H0955222 A JPH0955222 A JP H0955222A
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JP
Japan
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alumina
sodium
insulating ring
alloy
sulfur battery
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JP7204840A
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Japanese (ja)
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Akiomi Kono
顕臣 河野
Riyuujirou Udou
竜二郎 有働
Saburo Usami
三郎 宇佐美
Yoshimi Sato
善美 佐藤
Tadahiko Mitsuyoshi
忠彦 三吉
Hiroshi Sugiyama
浩 杉山
Shigeru Sakaguchi
繁 坂口
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sodium-sulfur battery and its manufacturing method, capable of holding the battery at high operating temperature at 310 deg.C or higher for a long time, maintaining corrosion resistance to sodium in a joint part even in the using condition repeating thermo cycles of heating and cooling between the operating temperature and room temperature, and keeping reliability for a long time. SOLUTION: A flange part 3A of an anode cover 3, an α-alumina insulating ring 7, and a flange part 5A of a cathode container 5 are joined through an inserting material 10. As the inserting material 10, a high purity Al-Si alloy 10b having a total content of elements other than Al and Si of 0.001-2.4wt.% is used, and for joining, pressure of 20-50MPa is applied at a temperature of solidus line or less of the alloy, or pressure of 10-20MPa is applied at a temperature of solid-liquid coexistence of the alloy.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電力貯蔵や電気
自動車などの2次電池として用いられるナトリウム−硫
黄電池に係わり、特に、陰極蓋及び陽極容器を絶縁する
絶縁性セラミックスと、陰極蓋及び陽極容器のそれぞれ
との接合部における耐腐食性を考慮したナトリウム−硫
黄電池及びその製作方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sodium-sulfur battery used as a secondary battery for, for example, electric power storage and electric vehicles, and more particularly, an insulating ceramic for insulating a cathode lid and an anode container, a cathode lid and The present invention relates to a sodium-sulfur battery in consideration of corrosion resistance at a joint with each anode container and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】ナトリウム−硫黄電池は、陰極活物質と
して溶融ナトリウムを用い、陽極活物質として硫黄及び
多硫化ナトリウムを用い、陰極活物質と陽極活物質とを
固体電解質により隔離し、310℃以上の温度で作動さ
せる電池である。固体電解質としては、一般にβ″アル
ミナが使用される。また、このようなナトリウム−硫黄
電池の陰極と陽極の絶縁のため、両者の間にα−アルミ
ナ製の絶縁リングが配置される。
2. Description of the Related Art A sodium-sulfur battery uses molten sodium as a cathode active material, sulfur and sodium polysulfide as an anode active material, separates the cathode active material and the anode active material with a solid electrolyte, and keeps them at 310 ° C. or higher. It is a battery that operates at the temperature of. As the solid electrolyte, β ″ alumina is generally used. In order to insulate the cathode and the anode of such a sodium-sulfur battery, an α-alumina insulating ring is arranged between them.

【0003】上記のような構成のナトリウム−硫黄電池
における前記ナトリウム(以下、適宜、Naと記す)に
導通する陰極蓋、および硫黄を収容する陽極容器のそれ
ぞれとα−アルミナ製の絶縁リングとの接合に関して
は、特開平3−241674号公報(第1の従来技術)
および特開平6−36796号公報(第2の従来技術)
に開示されているように、陰極蓋および陽極容器のフラ
ンジ部分のそれぞれと、α−アルミナ製の絶縁リングと
の間にアルミニウム(以下、適宜、Alと記す)合金よ
りなるインサート材を介して接合する方式が知られてい
る。
[0003] In the sodium-sulfur battery having the above-mentioned structure, the cathode lid that conducts to the sodium (hereinafter, appropriately referred to as Na), the anode container that contains sulfur, and the insulating ring made of α-alumina are provided. Regarding joining, JP-A-3-241674 (first prior art)
And Japanese Patent Laid-Open No. 6-36796 (second prior art).
As disclosed in US Pat. No. 5,242,071, each of the flange portions of the cathode lid and the anode container and the insulating ring made of α-alumina are joined via an insert material made of an aluminum (hereinafter, appropriately referred to as Al) alloy. The method of doing is known.

【0004】また、セラミックスと金属との接合に関し
ては、特開平5−194050号公報(第3の従来技
術)、特開平5−228686号公報(第4の従来技
術)、特開昭60−71579号公報(第5の従来技
術)に記載の技術が知られている。このうち、第3の従
来技術は、セラミックスと金属との間にインサート材
(ろう材)としてAl−Si−Mg合金を配置し、非酸
化性雰囲気中で固相線以下の温度で20〜60MPaの
圧力で加圧して接合するものであり、耐Na腐食性を考
慮したものである(以下、上記のようにシリコンをS
i、マグネシウムをMgと記す)。また、第4の従来技
術は、MgやCuを含むAl合金からなるろう材に関す
るものであり、これも耐Na腐食性を考慮したものであ
る(以下、上記のように銅をCuと記す)。さらに、第
5の従来技術は、アルミナと金属との間にAl−Si合
金を配置し、固相線以上の温度で加圧して接合するもの
である。
Regarding the joining of ceramics and metal, Japanese Patent Laid-Open No. 5-194050 (third prior art), Japanese Patent Laid-Open No. 5-228686 (fourth prior art), and Japanese Patent Laid-Open No. 60-71579. The technique described in Japanese Patent Publication (fifth prior art) is known. Among them, in the third conventional technique, an Al—Si—Mg alloy is arranged as an insert material (brazing material) between ceramics and a metal, and the pressure is 20 to 60 MPa at a temperature below the solidus line in a non-oxidizing atmosphere. The pressure is applied with pressure to join, and Na corrosion resistance is taken into consideration.
i, magnesium is referred to as Mg). The fourth conventional technique relates to a brazing material made of an Al alloy containing Mg and Cu, which also takes Na corrosion resistance into consideration (hereinafter, copper is referred to as Cu as described above). . Further, in the fifth conventional technique, an Al-Si alloy is arranged between alumina and a metal, and pressure is applied at a temperature above the solidus to join them.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ナトリウム−硫黄電池
の作動温度は310℃以上であるため、陰極蓋および陽
極容器とα−アルミナ製の絶縁リングとの接合部は31
0℃〜450℃という高温の溶融Naに接触したり、あ
るいは溶融Naと直接接触しなくてもNaの蒸気に晒さ
れる。また、メンテナンスや長期休日などによる電池の
運転休止時には、室温まで冷却され、使用する時は再度
310℃以上の作動温度にまで加熱される。但し、電池
の用途によって休止回数は異なり、例えば、電力貯蔵用
の電池として使用される場合は1年に数回以上であり、
自動車用の電池として使用される場合はその回数はより
多い。このように、ナトリウム−硫黄電池は、310℃
以上の高温で長時間保持されると共に、その休止の度に
電池の作動温度と室温との間の加熱、冷却による熱サイ
クルが繰り返され、その熱サイクルによって陰極蓋およ
び陽極容器とα−アルミナ製の絶縁リングとの接合部に
は熱応力がかかることになる。このように、溶融Naや
Na蒸気が接触する状態で熱サイクルが加わると、Na
による上記接合部の腐食が顕著になる。
Since the operating temperature of the sodium-sulfur battery is 310 ° C. or higher, the junction between the cathode lid and the anode container and the α-alumina insulating ring is 31.
It is exposed to the vapor of Na even if it comes into contact with molten Na having a high temperature of 0 ° C. to 450 ° C. or does not come into direct contact with molten Na. In addition, when the battery is not in operation due to maintenance or long holidays, the battery is cooled to room temperature, and when used, it is heated again to an operating temperature of 310 ° C. or higher. However, the number of pauses differs depending on the use of the battery, for example, when used as a battery for power storage, it is more than once a year,
When used as a battery for automobiles, the number of times is higher. Thus, the sodium-sulfur battery has a temperature of 310 ° C.
While being kept at the above high temperature for a long time, the heat cycle between heating and cooling between the operating temperature of the battery and room temperature is repeated every time the battery is stopped, and the heat cycle repeats the cathode lid and the anode container and the α-alumina container. Thermal stress will be applied to the joint between the insulating ring and the insulating ring. In this way, when a thermal cycle is applied while molten Na and Na vapor are in contact with each other, Na
Corrosion of the above-mentioned joint due to is remarkable.

【0006】前述の第1の従来技術や第2の従来技術で
は、陰極蓋や陽極容器とα−アルミナ製の絶縁リングと
の間にAl合金よりなるインサート材を介して接合する
ことにより、そのNa腐食を防止しようとしているが、
接合部のNa腐食に対する評価は、例えば、第1の従来
技術では450℃の溶融Na中に1,000時間浸漬保
持した時の評価であり、また第2の従来技術では450
℃の温度下に保持し3カ月間運転した時の評価であり、
溶融NaやNa蒸気中での熱サイクルを与えて評価した
ものではない。さらに、第3の従来技術では、セラミッ
クスと金属をAl−Si−Mg合金のインサート材を介
して接合したものを430℃の溶融Na中に120時間
浸漬保持した時の評価であり、これも溶融NaやNa蒸
気中での熱サイクルを与えて評価したものではない。
In the above-mentioned first and second prior arts, the cathode lid and the anode container are joined to the insulating ring made of α-alumina through an insert material made of an Al alloy, so that Trying to prevent Na corrosion,
The Na corrosion of the joint is evaluated by, for example, the first prior art when immersed and held in molten Na at 450 ° C. for 1,000 hours, and the second prior art is evaluated as 450.
It is an evaluation when operating under a temperature of ℃ for 3 months,
It was not evaluated by applying a thermal cycle in molten Na or Na vapor. Further, in the third prior art, the evaluation was made when a ceramic and a metal were joined through an Al-Si-Mg alloy insert material and immersed and held in molten Na at 430 ° C for 120 hours. It was not evaluated by applying a heat cycle in Na or Na vapor.

【0007】上記3つの従来技術では、腐食量(腐食長
さ)の少ない結果も得られているが、実際のナトリウム
−硫黄電池では310℃以上の作動温度から室温にまで
冷却し、再度310℃以上の温度にまで加熱するという
熱サイクルも加わるため、Naによる腐食量は上記従来
技術の評価結果よりも大きくなるものと考えられる。す
なわち、上記3つの従来技術では、熱サイクルによる熱
応力を負荷した状態での接合部のNa腐食が考慮されて
おらず、そのため、溶融NaやNa蒸気中に晒され状態
で、かつ作動温度と室温との間の熱サイクルが加わる使
用条件下における接合部の長期信頼性は保証できない。
In the above-mentioned three conventional techniques, the result of a small amount of corrosion (corrosion length) was obtained, but in an actual sodium-sulfur battery, the operating temperature of 310 ° C. or higher was cooled to room temperature, and the temperature was changed to 310 ° C. again. Since the heat cycle of heating to the above temperature is also added, the amount of corrosion by Na is considered to be larger than the evaluation result of the above-mentioned conventional technique. That is, in the above-mentioned three conventional techniques, Na corrosion of the joint portion under the condition that the thermal stress due to the thermal cycle is applied is not taken into consideration, and therefore, it is exposed to the molten Na or Na vapor and the operating temperature and The long-term reliability of the joint cannot be guaranteed under the operating conditions in which thermal cycling with room temperature is applied.

【0008】前述の第4の従来技術においては、Mgあ
るいはCuのうち少なくとも一方を含むAl合金のろう
材が耐Na腐食性に優れていることが示されているが、
ここでは、単に上記ろう材を単独で溶融Na中へ浸漬し
て評価しており、確かにこのような評価方法によれば顕
著な腐食は認められないものと考えられる。しかし、こ
のろう材をインサート材として前述の接合部に用いれ
ば、その接合界面は顕著に腐食されるであろう。この原
因は、Mg、Cu及びその他の不純物がろう材内部で存
在している時と、インサート材として接合部に用いた際
の接合界面で存在している時の化学状態が異なっている
ためであると考えられる。すなわち、インサート材とし
て接合部に用いた場合は、アルミナとろう材との接合中
の反応や拡散によって接合界面に不純物が濃化しNa中
に溶出しやすい状態、及びNaに腐食されやすい化合物
状態に変化しているためにその接合界面は腐食されやす
く、これに対して、上記Al合金のろう材単独では、M
g、Cu及び不純物は母材のAl中に固溶または析出し
た状態であり、Naに対して安定な状態で存在している
ため顕著な腐食が起こらないと考えられる。
In the above-mentioned fourth prior art, it has been shown that the brazing material of Al alloy containing at least one of Mg and Cu is excellent in Na corrosion resistance.
Here, the above brazing material is simply immersed in molten Na for evaluation, and it is considered that no remarkable corrosion is certainly observed according to such an evaluation method. However, if this brazing material is used as an insert material in the above-mentioned joint, the joint interface will be significantly corroded. This is because the chemical state when Mg, Cu and other impurities are present inside the brazing filler metal is different from the chemical state when they are present at the joint interface when used as the insert material in the joint. It is believed that there is. In other words, when it is used as an insert material in the joint, it becomes a state in which impurities are concentrated at the joint interface due to the reaction and diffusion during the joining of alumina and the brazing filler metal and are easily eluted in Na, and a compound state in which Na is easily corroded. Because of the change, the joint interface is easily corroded. On the other hand, when the Al alloy brazing filler metal alone is used,
It is considered that g, Cu, and impurities are in the state of solid solution or precipitation in Al of the base material and are present in a stable state with respect to Na, so that significant corrosion does not occur.

【0009】前述の第5の従来技術による接合方法で
は、アルミナと金属との接合部の強度及び気密性に関し
ては実用上問題はないが、溶融NaやNa蒸気中での接
合部の耐腐食性に関しては開示されておらず、当然その
腐食に対する対策も何ら講じられていない。
In the above-mentioned fifth conventional joining method, there is practically no problem with respect to the strength and airtightness of the joint between alumina and metal, but the corrosion resistance of the joint in molten Na or Na vapor is high. Is not disclosed and, of course, no measures are taken against the corrosion.

【0010】以上のように、上記いずれの従来技術も、
溶融NaやNa蒸気が接触する状態で熱サイクルが加わ
る場合のNaによる腐食が何ら考慮されておらず、従っ
て、耐Na腐食性という観点からみた長期信頼性に問題
がある。
As described above, in any of the above-mentioned conventional techniques,
No consideration is given to corrosion due to Na when a thermal cycle is applied in a state where molten Na or Na vapor is in contact, and therefore there is a problem in long-term reliability from the viewpoint of Na corrosion resistance.

【0011】本発明の目的は、310℃以上の高温の作
動温度で長時間保持されると共に、作動温度と室温との
間の加熱、冷却による熱サイクルが繰り返される使用条
件に対しても、接合部の耐ナトリウム腐食性が損なわれ
ず、長期信頼性を有するナトリウム−硫黄電池及びその
製作方法を提供することである。
The object of the present invention is to maintain a high operating temperature of 310 ° C. or higher for a long period of time, and to bond even under use conditions in which a thermal cycle between heating and cooling between the operating temperature and room temperature is repeated. It is an object of the present invention to provide a sodium-sulfur battery having long-term reliability without impairing the sodium corrosion resistance of a part and a method for manufacturing the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、陰極蓋に導通するナトリウムと陽
極容器に収容された硫黄とを固体電解質により隔離した
ナトリウム−硫黄電池を製作するに際して、α−アルミ
ナ製の絶縁リングの一方の面に前記陰極蓋を、前記α−
アルミナ製の絶縁リングの他方の面に前記陽極容器を配
置すると共に、上記陰極蓋および陽極容器のそれぞれと
上記α−アルミナ製の絶縁リングとの間をアルミニウム
合金よりなるインサート材を介して接合したナトリウム
−硫黄電池の製作方法において、少なくともα−アルミ
ナ製の絶縁リングと陰極蓋との間のインサート材とし
て、アルミニウム及びシリコン以外の元素の含有量が
0.001から2.4wt%の範囲である高純度アルミ
ニウム−シリコン合金を用い、該高純度アルミニウム−
シリコン合金の固相線以下の温度に加熱しかつ20MP
aから50MPaの範囲の圧力をかけるか、または、該
高純度アルミニウム−シリコン合金の固相線以上かつ液
相線以下の範囲の温度に加熱しかつ10MPaから20
MPaの範囲の圧力をかけることにより前記α−アルミ
ナ製絶縁リングと前記陰極蓋とを加圧接合することを特
徴とするナトリウム−硫黄電池の製作方法が提供され
る。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a sodium-sulfur battery in which sodium conducting to a cathode lid and sulfur contained in an anode container are separated by a solid electrolyte is manufactured. At this time, the cathode lid is attached to one surface of the insulating ring made of α-alumina,
While disposing the anode container on the other surface of the insulating ring made of alumina, each of the cathode lid and the anode container and the insulating ring made of α-alumina were joined via an insert material made of an aluminum alloy. In the method for manufacturing a sodium-sulfur battery, the content of elements other than aluminum and silicon is in the range of 0.001 to 2.4 wt% as an insert material between at least the insulating ring made of α-alumina and the cathode lid. Using high-purity aluminum-silicon alloy, the high-purity aluminum-
Heating to a temperature below the solidus of silicon alloy and 20MP
a to 50 MPa, or heating to a temperature in the range above the solidus and below the liquidus of the high-purity aluminum-silicon alloy and from 10 MPa to 20 MPa.
A method for manufacturing a sodium-sulfur battery is provided, in which the α-alumina insulating ring and the cathode lid are pressure-bonded by applying a pressure in the range of MPa.

【0013】上記において、好ましくは、少なくとも前
記α−アルミナ製の絶縁リングと前記陰極蓋との間のイ
ンサート材として、アルミニウム合金からなる心材の両
面を、アルミニウム及びシリコン以外の元素の総含有量
が0.001から2.4wt%の範囲である前記高純度
アルミニウム−シリコン合金の表皮材で挟んだ3層構造
のもの、または、該α−アルミナ製の絶縁リング側にア
ルミニウム及びシリコン以外の元素の総含有量が0.0
01から2.4wt%の範囲である前記高純度アルミニ
ウム−シリコン合金が位置し、前記陰極蓋側にアルミニ
ウム合金が位置した2層構造のものを使用する。
In the above, it is preferable that, as an insert material between at least the insulating ring made of α-alumina and the cathode lid, both surfaces of a core material made of an aluminum alloy have a total content of elements other than aluminum and silicon. A three-layer structure sandwiched between skin materials of the high-purity aluminum-silicon alloy in the range of 0.001 to 2.4 wt%, or an element other than aluminum and silicon on the insulating ring side made of α-alumina. Total content 0.0
A two-layer structure is used in which the high-purity aluminum-silicon alloy in the range of 01 to 2.4 wt% is located and the aluminum alloy is located on the cathode lid side.

【0014】また、上記において、好ましくは、α−ア
ルミナ製の絶縁リングとして、純度が99.5wt%以
上のα−アルミナを用いる。
Further, in the above, preferably, as the insulating ring made of α-alumina, α-alumina having a purity of 99.5 wt% or more is used.

【0015】また、前述の目的を達成するため、本発明
によれば、陰極蓋に導通するナトリウムと陽極容器に収
容された硫黄とを固体電解質により隔離したナトリウム
−硫黄電池を製作するに際して、α−アルミナ製の絶縁
リングの一方の面に前記陰極蓋および前記陽極容器を離
間して配置すると共に、上記陰極蓋および陽極容器のそ
れぞれと上記α−アルミナ製の絶縁リングとの間をアル
ミニウム合金よりなるインサート材を介して接合したナ
トリウム−硫黄電池の製作方法において、少なくともα
−アルミナ製の絶縁リングと陰極蓋との間のインサート
材として、アルミニウム及びシリコン以外の元素の含有
量が0.001から2.4wt%の範囲である高純度ア
ルミニウム−シリコン合金を用い、該高純度アルミニウ
ム−シリコン合金の固相線以下の温度に加熱しかつ20
MPaから50MPaの範囲の圧力をかけるか、また
は、該高純度アルミニウム−シリコン合金の固相線以上
かつ液相線以下の範囲の温度に加熱しかつ10MPaか
ら20MPaの範囲の圧力をかけることにより前記α−
アルミナ製絶縁リングと前記陰極蓋とを加圧接合するこ
とを特徴とするナトリウム−硫黄電池の製作方法が提供
される。
In order to achieve the above-mentioned object, according to the present invention, when a sodium-sulfur battery in which sodium conducted to a cathode lid and sulfur contained in an anode container are separated by a solid electrolyte is manufactured, -The cathode lid and the anode container are arranged apart from each other on one surface of an insulating ring made of alumina, and an aluminum alloy is used between each of the cathode lid and the anode container and the insulating ring made of α-alumina. In the method for producing a sodium-sulfur battery joined via an insert material,
-A high-purity aluminum-silicon alloy having a content of elements other than aluminum and silicon in the range of 0.001 to 2.4 wt% is used as an insert material between the insulating ring made of alumina and the cathode lid. Heating to a temperature below the solidus of the pure aluminum-silicon alloy and
By applying a pressure in the range of MPa to 50 MPa, or by heating to a temperature in the range above the solidus and below the liquidus of the high-purity aluminum-silicon alloy and applying a pressure in the range from 10 MPa to 20 MPa. α-
A method for manufacturing a sodium-sulfur battery is provided, in which an alumina insulating ring and the cathode lid are pressure-bonded to each other.

【0016】また、前述の目的を達成するため、本発明
によれば、陰極蓋に導通するナトリウムと陽極容器に収
容された硫黄とを固体電解質により隔離したナトリウム
−硫黄電池であって、α−アルミナ製の絶縁リングの一
方の面に前記陰極蓋を、前記α−アルミナ製の絶縁リン
グの他方の面に前記陽極容器を配置すると共に、上記陰
極蓋および陽極容器のそれぞれと上記α−アルミナ製の
絶縁リングとの間をアルミニウム合金よりなるインサー
ト材を介して接合したナトリウム−硫黄電池において、
310℃以上の運転温度域でt時間保持して充放電を繰
り返し、かつその充放電途中に室温まで冷却し再度前記
運転温度域まで加熱するサイクルをC回繰り返す電池運
転条件のもとで、前記α−アルミナ製の絶縁リングと前
記陰極蓋側のインサート材との接合界面におけるナトリ
ウムによる平均腐食量が、0.00126×t1/2
0.005×C(mm)以下の値で表されることを特徴
とするナトリウム−硫黄電池が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a sodium-sulfur battery in which sodium conducted to the cathode lid and sulfur contained in the anode container are separated by a solid electrolyte. The cathode lid on one surface of the insulating ring made of alumina, the anode container is arranged on the other surface of the insulating ring made of α-alumina, and each of the cathode lid and the anode container and the α-alumina In the sodium-sulfur battery joined between the insulating ring of and through an insert material made of an aluminum alloy,
Under the battery operating conditions, the battery is kept under the operating temperature range of 310 ° C. or higher for t hours to repeat charging / discharging, and in the middle of the charging / discharging, a cycle of cooling to room temperature and then heating to the operating temperature range is repeated C times. The average amount of corrosion due to sodium at the joint interface between the α-alumina insulating ring and the insert material on the cathode lid side is 0.00126 × t 1/2 +
Provided is a sodium-sulfur battery characterized by having a value of 0.005 × C (mm) or less.

【0017】さらに、前述の目的を達成するため、本発
明によれば、上記のようなナトリウム−硫黄電池におい
て、少なくとも前記α−アルミナ製の絶縁リングと前記
陰極蓋との間のインサート材は、該α−アルミナ製の絶
縁リングとの接合界面にアルミニウム及びシリコン以外
の元素の含有量が0.001から2.4wt%の範囲で
ある高純度アルミニウム−シリコン合金を有することを
特徴とするナトリウム−硫黄電池が提供される。
Further, in order to achieve the above object, according to the present invention, in the sodium-sulfur battery as described above, at least the insert material between the insulating ring made of α-alumina and the cathode lid is Sodium-containing a high-purity aluminum-silicon alloy having a content of elements other than aluminum and silicon in the range of 0.001 to 2.4 wt% at the joint interface with the α-alumina insulating ring. A sulfur battery is provided.

【0018】上記において、好ましくは、α−アルミナ
製の絶縁リングが、純度が99.5wt%以上のα−ア
ルミナである。
In the above, the insulating ring made of α-alumina is preferably α-alumina having a purity of 99.5 wt% or more.

【0019】[0019]

【作用】陰極蓋および陽極容器とα−アルミナ製の絶縁
リングとの間にAl合金よりなるインサート材を介して
加熱及び加圧接合する場合に、その接合部にNaによる
腐食が起こるのは、加熱、冷却の熱サイクルの繰り返し
により接合界面にAl及びSi以外の元素、即ちMg、
Cu、Fe、Ni、Mn、Zn、Caなどの不純物が拡
散により接合中に濃化し、これらの不純物元素がNa中
に溶出したりNaと反応相を形成すること、及びそのよ
うな状態の接合界面に熱サイクルの繰り返しにより生じ
る熱応力に起因して剥離が生じることに原因があること
が実験により明らかとなった(以下、上記のように鉄を
Fe、ニッケルをNi、マンガンをMn、亜鉛をZn、
カルシウムをCaと記す)。
In the case where the cathode lid and the anode container and the insulating ring made of α-alumina are heated and pressure-bonded through the insert material made of Al alloy, the joint portion is corroded by Na. By repeating the heat cycle of heating and cooling, elements other than Al and Si, namely Mg,
Impurities such as Cu, Fe, Ni, Mn, Zn, and Ca are concentrated during bonding due to diffusion, and these impurity elements are eluted into Na or form a reaction phase with Na, and bonding in such a state. It has been clarified by experiments that peeling occurs due to thermal stress generated at the interface due to repeated thermal cycles (hereinafter, iron is Fe, nickel is Ni, manganese is Mn, and zinc is as described above. Zn,
Calcium is referred to as Ca).

【0020】ところで、Al合金インサート材にSiを
添加するのは、Si添加のAl合金が金属にもアルミナ
にも接合しやすいからで、特にアルミナと金属との接合
不良を防止して接合部の接合強度及び気密性を向上させ
ることを狙いとしているためであるが、第3の従来技術
では、Na腐食の原因をAl−Si系合金からなるろう
材を完全に溶融して接合した後の凝固時に晶出する樹脂
状晶のSiであると考え、Siの含有量を制限し、接合
温度をAl−Si系合金の固相線以下にしインサート材
を溶融させないで接合している。これに対し、上記イン
サート材をその固相線以上の温度に加熱して溶融させた
場合は、加圧によりAl−Si溶融相のほとんどは接合
面外へ排出されてしまい、接合面内には樹脂状晶のSi
はほとんど存在しないことになる。確かに、溶融Na中
へのSiの溶解度は大きく、SiはNa中に溶出するこ
とから、インサート材中に存在しているSiのうち溶融
Naに接触している部分では腐食が顕著となるであろう
が、Al−Si溶融相は上記のように加圧によってほと
んどなくなってしまうためNa腐食の原因となる樹脂状
晶のSiがほとんど存在しなくなると考えられる。
By the way, the reason why Si is added to the Al alloy insert material is that the Si-added Al alloy is easy to bond to both metal and alumina. This is because the purpose is to improve the bonding strength and airtightness, but in the third conventional technique, the cause of Na corrosion is solidification after completely melting and brazing a brazing material made of an Al-Si alloy. Considering that it is resin-like Si that is sometimes crystallized, the content of Si is limited, the joining temperature is set to the solidus line of the Al-Si alloy or less, and the insert material is joined without melting. On the other hand, when the insert material is heated to a temperature above its solidus and melted, most of the Al-Si molten phase is discharged out of the joint surface due to the pressurization, and inside the joint surface, Resinous Si
Will almost never exist. Certainly, the solubility of Si in molten Na is large, and Si is eluted into Na, so that the corrosion of the Si present in the insert material in contact with molten Na becomes significant. However, it is considered that the Al-Si molten phase is almost eliminated by the pressurization as described above, and thus Si of resinous crystal which causes Na corrosion is hardly present.

【0021】この考え方によれば、第3の従来技術のよ
うに固相線以下で接合する場合にはAl−Si合金イン
サート材中のSiがそのまま残存し接合界面全体でのS
i存在量が固相線以上での接合に比較して多いはずであ
り、そのため、接合界面内に樹脂状晶のSiがほとんど
残存しない固相線以上での接合の方がNa腐食が起こり
にくいことになるが、それにも係わらず第3の従来技術
に開示されているように固相線以下での接合の方が腐食
が少なくなるのは、SiがNa腐食の主原因ではないと
いうことを示唆している。
According to this concept, when joining below the solidus line as in the third conventional technique, Si in the Al--Si alloy insert material remains as it is and S in the entire joining interface.
The abundance of i should be larger than that at the solidus or above, so that Na corrosion is less likely to occur at the solidus or above where resinous Si hardly remains in the joining interface. Nevertheless, as described in the third conventional technique, the fact that the corrosion is less in the bonding below the solidus is that Si is not the main cause of Na corrosion. Suggests.

【0022】上記のように、第3の従来技術において、
固相線以下の接合温度で耐Na腐食性が向上するのは、
接合温度が低いほどMg、Cu、Fe、Ni、Mn、Z
n、Caなどの不純物元素のAl中での拡散が遅く、結
果として接合界面への濃化が抑制されるからであると考
えられる。しかし、接合温度が低くてもインサート材中
にはまだ多量にMg、Cu、Fe、Ni、Mn、Zn、
Caなどの元素が存在していれば、電力貯蔵用の2次電
池のように高温(310℃〜450℃)で使用され、か
つ310℃以上の温度と室温との間で熱サイクルをうけ
る条件下では、拡散による上記不純物元素の接合界面へ
の濃化及び熱サイクルによる熱応力(セラミックス、イ
ンサート材、電極容器のヤング率や熱膨張係数の差に起
因して生じる応力)のために長期信頼性は保証できなく
なる。
As described above, in the third conventional technique,
The improvement of Na corrosion resistance at the joining temperature below the solidus is
The lower the bonding temperature, the more Mg, Cu, Fe, Ni, Mn, Z
It is considered that this is because the diffusion of impurity elements such as n and Ca in Al is slow, and as a result, the concentration at the bonding interface is suppressed. However, even if the joining temperature is low, a large amount of Mg, Cu, Fe, Ni, Mn, Zn,
If elements such as Ca are present, they are used at a high temperature (310 ° C to 450 ° C) like a secondary battery for power storage, and are subjected to a thermal cycle between a temperature of 310 ° C or higher and room temperature. Below, long-term reliability is due to the concentration of the above-mentioned impurity elements at the bonding interface due to diffusion and the thermal stress due to thermal cycles (stress caused by the difference in Young's modulus and thermal expansion coefficient of ceramics, insert materials, and electrode containers). Sex cannot be guaranteed.

【0023】このように、Naによる腐食は、Siの存
在によるものではなく、前述のようにMg、Cu、F
e、Ni、Mn、Zn、CaなどAl中に含まれる不純
物が熱サイクルの繰り返しにより接合界面に濃化するこ
と及びそのような接合界面に熱サイクルに起因する熱応
力によるものである。したがって、インサート材中のM
g、Cu、Fe、Ni、Mn、Zn、CaなどAl及び
Si以外の元素(不純物元素)の含有量を実用上可能な
限り故意に下げて、不純物元素を接合界面に濃化させな
いようにすることが、接合部の耐Na腐食性を向上させ
る有効な手段となる。
As described above, the corrosion caused by Na is not due to the presence of Si, but as described above, Mg, Cu, F
This is because impurities such as e, Ni, Mn, Zn, and Ca contained in Al are concentrated in the joint interface due to repeated thermal cycles, and thermal stress due to the thermal cycle is generated in the joint interfaces. Therefore, M in the insert material
The content of elements (impurity elements) other than Al and Si, such as g, Cu, Fe, Ni, Mn, Zn, and Ca, is intentionally reduced as much as practically possible so that the impurity elements are not concentrated at the bonding interface. That is an effective means for improving the Na corrosion resistance of the joint.

【0024】以上のように、本発明では、インサート材
中のMg、Cu、Fe、Ni、Mn、Zn、Caなどの
不純物元素の総含有量は極力少ない方が良いが、不純物
元素の総含有量の下限を0.001wt%としたのは、
その含有量が高純度Al−Si合金を作るのに実用上問
題とならないからであり、また、不純物元素含有量の分
析精度限界がその程度であるからである。特に、実用上
不純物を0wt%とするのは現代技術では不可能であ
り、実用上可能な定量分析精度をもとに0.001wt
%を下限とした。一方、不純物の総含有量の上限を2.
4wt%としたのは、2.4wt%という含有量が、後
述するように、急激にNa腐食量が増加する遷移点とな
っており、実用上それ以下ではNa腐食が問題とならな
いことから決定した。なお、インサート材中の不純物含
有量の分析法には、通常、簡易性や迅速性の点からカン
トバック法で行われることが多いが、0.01wt%オ
ーダまでしか測定できないことから分析精度は悪く、分
析法としては不十分である。したがって、本発明では、
不純物含有量は湿式の化学分析等によりppmオーダま
で測定して管理し、上記の下限を満たすようにすべきで
ある。
As described above, in the present invention, the total content of the impurity elements such as Mg, Cu, Fe, Ni, Mn, Zn, and Ca in the insert material should be as small as possible, but the total content of the impurity elements should be small. The lower limit of the amount is 0.001 wt%
This is because the content does not pose a practical problem in producing a high-purity Al-Si alloy, and the analysis accuracy limit of the content of the impurity element is at that level. In particular, it is impossible for modern technology to set impurities to 0 wt% in practical use, and 0.001 wt% is used based on the practically possible quantitative analysis accuracy.
% Was the lower limit. On the other hand, the upper limit of the total content of impurities is set to 2.
4 wt% was determined because the content of 2.4 wt% is a transition point where the amount of Na corrosion rapidly increases, as will be described later, and Na corrosion does not pose a problem below that in practical use. did. Incidentally, the impurity content in the insert material is usually analyzed by the cantback method from the viewpoint of simplicity and speed, but since the measurement can be performed only up to 0.01 wt%, the analysis accuracy is low. Poor and insufficient as an analytical method. Therefore, in the present invention,
The impurity content should be measured and controlled to the ppm order by wet chemical analysis or the like so that the above lower limit is satisfied.

【0025】また、本発明において、接合温度を上記高
純度Al−Si合金の固相線以下とした場合、その温度
では接合界面には液相が生じないので十分に接合面同士
を密着させるためには接合のための圧力を20から50
MPaの範囲とすることが必要である。20MPaより
低い圧力で接合した場合は、密着化は不十分で接合界面
にはボイドが残り、またインサート材表面の強固な酸化
皮膜を十分に破壊できず、その酸化皮膜が接合を阻害し
てしまう。また、50MPaより高い圧力ではインサー
ト材の変形量が大きくなり接合面外へのはみ出しの問題
が生じる。
Further, in the present invention, when the joining temperature is set to the solidus line of the high-purity Al--Si alloy or less, a liquid phase does not occur at the joining interface at that temperature, so that the joining surfaces are sufficiently adhered to each other. The pressure for joining is 20 to 50
It is necessary to set it in the range of MPa. When joining at a pressure lower than 20 MPa, adhesion is insufficient and voids remain at the joining interface, and the strong oxide film on the surface of the insert material cannot be sufficiently destroyed, and the oxide film hinders joining. . Further, when the pressure is higher than 50 MPa, the amount of deformation of the insert material becomes large, which causes a problem of protrusion to the outside of the joint surface.

【0026】また、本発明において、接合温度を上記高
純度Al−Si合金の固相線以上かつ液相線以下の範囲
の温度とした場合には、固体と液体が共存するため、過
度に高い接合圧力は必要なく、10〜20MPaが適性
範囲である。例えば、50MPaのような高い接合圧力
では、接合部外周部にインサート材が多量に押し出され
てしまい負極容器と陽極容器とが短絡してしまうという
問題が生じる。また、10MPaより低い圧力あるいは
無加圧ではインサート材からのガス発生によりボイドが
形成されたり、また溶融したAl−Si合金がα−アル
ミナ製の絶縁部材に対しぬれ性が悪いことからやはり接
合部には接合不良が生じ、気密性及び接合強度の低下を
来たす。
Further, in the present invention, when the joining temperature is set to a temperature in the range above the solidus line and below the liquidus line of the above high-purity Al--Si alloy, solids and liquids coexist, so that it is excessively high. No joining pressure is required and 10 to 20 MPa is an appropriate range. For example, at a high joining pressure such as 50 MPa, a large amount of the insert material is extruded to the outer peripheral portion of the joining portion, which causes a problem that the negative electrode container and the anode container are short-circuited. When the pressure is lower than 10 MPa or no pressure is applied, voids are formed due to gas generation from the insert material, and the molten Al-Si alloy has poor wettability with the insulating member made of α-alumina. Will cause poor bonding, resulting in deterioration of airtightness and bonding strength.

【0027】また、接合温度が高純度Al−Si合金の
液相線を越えるとインサート材中の不純物元素の拡散が
顕著になり、その不純物元素の接合界面への濃化が起こ
るため、上記液相線を越える温度での接合はNa腐食を
促進し、望ましくない。
Further, when the joining temperature exceeds the liquidus of the high-purity Al--Si alloy, the diffusion of the impurity element in the insert material becomes remarkable and the impurity element is concentrated at the joint interface. Bonding at temperatures above the phase line promotes Na corrosion and is undesirable.

【0028】また、インサート材として、α−アルミナ
製の絶縁リング側に上記のような高純度Al−Si合金
が位置し、陰極蓋側にAl合金が位置した2層構造のも
のを使用したり、Al合金からなる心材の両面を上記の
ような高純度Al−Si合金の表皮材で挟んだ3層構造
のものを使用することにより、Naに特に腐食されやす
いα−アルミナ製の絶縁リングとインサート材との接合
部の耐Na腐食性を向上させることが可能となる。
Further, as the insert material, a two-layer structure having the above-mentioned high-purity Al-Si alloy on the insulating ring made of α-alumina and the Al alloy on the cathode lid side may be used. , An insulating ring made of α-alumina, which is particularly apt to be corroded by Na, by using a three-layer structure in which both surfaces of the core material made of Al alloy are sandwiched by the skin materials of the high-purity Al-Si alloy as described above. It is possible to improve the Na corrosion resistance of the joint portion with the insert material.

【0029】また、一般に、α−アルミナの絶縁リング
の原料であるアルミナ紛にはFe、Caなどの不純物が
入ることがあり、また、そのアルミナ紛を焼結する時に
焼結助材としてMgO(酸化マンガン)などが添加され
る。これにより、α−アルミナ粒界中にはMg、Fe、
Ca等の不純物元素が存在することになり、接合中に、
アルミナ粒界中の不純物元素が拡散により接合界面に濃
化してくる。したがって、上記のような不純物元素が多
い場合には耐Na腐食性に悪影響を及ぼすことが考えら
れる。本発明では、α−アルミナ製の絶縁リングのα−
アルミナ純度を99.5wt%以上として純度を高くす
るため、上記のような耐Na腐食性への悪影響が抑制さ
れる。
In general, impurities such as Fe and Ca may enter the alumina powder which is the raw material of the α-alumina insulating ring, and MgO (sintering aid) is used as a sintering aid when sintering the alumina powder. Manganese oxide) or the like is added. Thereby, in the α-alumina grain boundary, Mg, Fe,
Impurity elements such as Ca are present, and during joining,
The impurity element in the alumina grain boundary is concentrated at the bonding interface due to diffusion. Therefore, it is considered that the Na corrosion resistance is adversely affected when the above-mentioned many impurity elements are contained. In the present invention, the α-alumina insulating ring α-
Since the purity of alumina is increased to 99.5 wt% or more to increase the purity, the above-mentioned adverse effects on Na corrosion resistance are suppressed.

【0030】また、本発明において、310℃以上の運
転温度域でt時間保持して充放電を繰り返し、かつその
充放電途中に室温まで冷却し再度前記運転温度域まで加
熱するサイクルをC回繰り返す電池運転条件のもとで、
α−アルミナ製の絶縁リングと前記陰極蓋側の前記イン
サート材との接合界面におけるNaによる平均腐食量
が、0.00126×t1/2+0.005×C(mm)
以下で表されるのは以下の理由による。すなわち、Al
及びSi以外の不純物の総含有量を低減した高純度Al
−Si合金のインサート材を用いた接合部を、450℃
の溶融NaあるいはNa蒸気中でt時間保持すると、実
験結果より推定される平均腐食長さX1は、 X1=0.00126×t1/2(mm) で与えられる。この式の導出方法に関しては後ほど詳述
する。
Further, in the present invention, the cycle of maintaining the operating temperature range of 310 ° C. or higher for t hours to repeat charging / discharging, and cooling to room temperature during the charging / discharging and heating again to the operating temperature range is repeated C times. Under battery operating conditions,
The average amount of corrosion of Na at the bonding interface between the α-alumina insulating ring and the insert member on the cathode lid side is 0.00126 × t 1/2 + 0.005 × C (mm).
The following is expressed for the following reasons. That is, Al
And high purity Al with reduced total content of impurities other than Si
-The joint part using the insert material of Si alloy is 450 ° C.
When held in molten Na or Na vapor for 2 hours, the average corrosion length X 1 estimated from the experimental result is given by X 1 = 0.00126 × t 1/2 (mm). The method of deriving this formula will be described in detail later.

【0031】一方、450℃と室温との間を加熱、冷却
する熱サイクルをC回与えた時の、実験結果より推定さ
れる平均腐食長さX2は、 X2=0.005×C(mm) で与えられる。この式の導出方法に関しても後ほど詳述
する。
On the other hand, the average corrosion length X 2 estimated from the experimental results when the thermal cycle of heating and cooling between 450 ° C. and room temperature was given C times was X 2 = 0.005 × C ( mm). The method of deriving this formula will also be described later in detail.

【0032】従って、本発明のナトリウム−硫黄電池の
接合部において推定される平均腐食長さXは上記X1
2の和、即ち、 X=0.00126×t1/2+0.005×C(mm) で表されることとなる。なお、溶融Naの温度が450
℃以下では推定される腐食長さは上記よりも短くなる
が、電池の運転方法によっては450℃程度にまで温度
上昇することも考えられるため、安全を見込んで450
℃における推定式を算出した。従って、310℃以上の
運転温度域で使用する場合の、推定される平均腐食長さ
は、上記Xあるいはそれ以下の値となる。
Therefore, the average corrosion length X estimated at the junction of the sodium-sulfur battery of the present invention is the sum of the above X 1 and X 2 , that is, X = 0.00126 × t 1/2 + 0.005 × It will be represented by C (mm). The temperature of the molten Na is 450
The estimated corrosion length will be shorter than the above at ℃ or below, but depending on the operating method of the battery, the temperature may rise to about 450 ℃.
The estimation formula in ° C was calculated. Therefore, the estimated average corrosion length when used in an operating temperature range of 310 ° C. or higher is the value of X or less.

【0033】さらに上記のような構成を適用するのは、
α−アルミナ製の絶縁リングの一方の面に陰極蓋を、前
記α−アルミナ製の絶縁リングの他方の面に陽極容器を
配置した接合部を有するナトリウム−硫黄電池であって
もよいし、α−アルミナ製の絶縁リングの一方の面に陰
極蓋および陽極容器を離間して配置した接合部を有する
ナトリウム−硫黄電池であってもよい。
Further, the above-mentioned configuration is applied to
It may be a sodium-sulfur battery having a junction part in which a cathode lid is arranged on one surface of an α-alumina insulating ring and an anode container is arranged on the other surface of the α-alumina insulating ring. It may be a sodium-sulfur battery having a joint part in which a cathode lid and an anode container are arranged separately from each other on one surface of an insulating ring made of alumina.

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明の一実施例について図1〜図1
1に基づいて説明する。図1は、本実施例のナトリウム
−硫黄電池の断面図である。図1に示すように、ナトリ
ウム1は安全管2に収容され、安全管2を介して陰極蓋
3はナトリウム1と導通している。また、陰極蓋3には
陰極端子3a及びナトリウム注入管3bが設けられてい
る。一方、硫黄4はメッシュ状カーボンからなるリング
状の含浸部材に含浸された状態で陽極容器5に収容され
ている。また、陽極容器5には陽極端子5aが設けられ
ている。さらに、ナトリウム1と硫黄4とは固体電解質
であるβ″アルミナ管6により隔離されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
1 will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of the sodium-sulfur battery of this example. As shown in FIG. 1, sodium 1 is contained in a safety tube 2, and the cathode lid 3 is electrically connected to the sodium 1 via the safety tube 2. Further, the cathode lid 3 is provided with a cathode terminal 3a and a sodium injection tube 3b. On the other hand, sulfur 4 is contained in the anode container 5 while being impregnated in the ring-shaped impregnation member made of mesh carbon. Further, the anode container 5 is provided with an anode terminal 5a. Further, sodium 1 and sulfur 4 are separated by a β ″ alumina tube 6 which is a solid electrolyte.

【0035】上記において、安全管2には底孔2aが設
けられ、この底孔2aから徐々に溶融したナトリウム1
がβ″アルミナ管6内面に供給されるようになってお
り、これによりナトリウム1と硫黄4の反応が爆発的に
起こる事故を防止している。
In the above, the safety pipe 2 is provided with a bottom hole 2a, and the sodium 1 gradually melted from the bottom hole 2a.
Is supplied to the inner surface of the β ″ alumina tube 6, which prevents an accident in which the reaction between sodium 1 and sulfur 4 explosively occurs.

【0036】図2に、図1のII部、即ち陰極蓋3のフラ
ンジ部分3A、陽極容器5のフランジ部分5A、及びα
−アルミナ製絶縁リング7の接合部(以下、適宜、接合
部という)の拡大図を示す。陰極蓋3のフランジ部分3
Aと陽極容器5のフランジ部分5Aの間には両者間の電
気絶縁のためのα−アルミナ製絶縁リング7が配置され
ており、α−アルミナ製絶縁リング7の一方の面(図中
上側の面)には陰極蓋3のフランジ部分3Aが、α−ア
ルミナ製の絶縁リング7の他方の面(図中下側の面)に
は陽極容器5のフランジ部分5Aが、それぞれインサー
ト材10を介して接合(圧接)されている。なお、α−
アルミナ製絶縁リング7とβ″アルミナ管6との間はα
−アルミナ製絶縁リング7の内側でガラスはんだにより
接合されている。
FIG. 2 shows a portion II of FIG. 1, that is, the flange portion 3A of the cathode lid 3, the flange portion 5A of the anode container 5, and α.
-An enlarged view of a joint (hereinafter, appropriately referred to as a joint) of the insulating ring 7 made of alumina is shown. Flange portion 3 of cathode lid 3
An insulating ring 7 made of α-alumina for electrical insulation between the two is disposed between A and the flange portion 5A of the anode container 5, and one surface of the insulating ring 7 made of α-alumina (upper side in the figure). The flange portion 3A of the cathode lid 3 on the surface), and the flange portion 5A of the anode container 5 on the other surface (the lower surface in the drawing) of the insulating ring 7 made of α-alumina through the insert material 10. Are joined together (pressure contact). Note that α-
Between the insulating ring 7 made of alumina and the β ″ alumina tube 6 is α
-It is joined by glass solder inside the insulating ring 7 made of alumina.

【0037】インサート材10は、Al合金10a(心
材)の両面を、高純度Al−Si合金10bで挟んだ3
層構造をしている。α−アルミナ製絶縁リング7とフラ
ンジ部分3Aの接合界面、及びα−アルミナ製絶縁リン
グ7とフランジ部分5Aの接合界面は強度及びNaや硫
黄に対しての気密性が要求されるが、陰極蓋3側のα−
アルミナ製絶縁リング7とフランジ部分3Aとの接合界
面は溶融NaあるいはNa蒸気に晒され、しかも前述の
ように熱サイクルが加わるためNaによる腐食が問題と
なる。とりわけ、α−アルミナ製絶縁リング7とインサ
ート材10の高純度Al−Si合金10bとの接合面
(図中矢印10cで示す)はセラミックスと金属の接合
面であるため、特に上記Naによる腐食が問題となる。
本実施例は、このNaによる腐食の問題を解決するため
のものであって、高純度Al−Si合金10bとして、
Al及びSi以外の元素の総含有量が0.001から
2.4wt%の範囲であるものを用い、その高純度Al
−Si合金10bの固相線以下の温度で20MPa〜5
0MPaの範囲の圧力をかけるか、または上記高純度A
l−Si合金10bの固液共存の温度で10MPa〜2
0MPaの範囲の圧力をかけるという条件下で接合を行
う。
In the insert material 10, both surfaces of the Al alloy 10a (core material) are sandwiched by high-purity Al-Si alloys 10b.
It has a layered structure. The joint interface between the α-alumina insulating ring 7 and the flange portion 3A and the joint interface between the α-alumina insulating ring 7 and the flange portion 5A are required to have strength and airtightness with respect to Na and sulfur. 3 side α-
The joint interface between the alumina insulating ring 7 and the flange portion 3A is exposed to molten Na or Na vapor, and since a thermal cycle is applied as described above, corrosion by Na becomes a problem. In particular, since the joint surface between the α-alumina insulating ring 7 and the high-purity Al—Si alloy 10b of the insert material 10 (indicated by the arrow 10c in the figure) is the joint surface between ceramics and metal, corrosion by Na is particularly noted. It becomes a problem.
The present example is for solving the problem of corrosion due to Na, and as the high-purity Al-Si alloy 10b,
High-purity Al with a total content of elements other than Al and Si in the range of 0.001 to 2.4 wt%
20 MPa-5 at a temperature below the solidus of Si alloy 10b
A pressure in the range of 0 MPa is applied, or the above high purity A
10 MPa to 2 at the temperature of solid-liquid coexistence of the 1-Si alloy 10b
Bonding is performed under the condition that a pressure in the range of 0 MPa is applied.

【0038】また、図2では、陽極容器5側のα−アル
ミナ製絶縁リング7とフランジ部分5Aとの接合界面に
も、陰極蓋3側と同様のインサート材10を配置した
が、この部分は硫黄4に接触する部分であってNaには
接触しないため、Naによる腐食を考慮する必要はな
く、従って、必ずしも上記のような高純度Al−Si合
金10bを用いたインサート材10を配置する必要はな
い。
In FIG. 2, the insert material 10 similar to that on the cathode lid 3 side is also arranged at the joint interface between the insulating ring 7 made of α-alumina on the anode container 5 side and the flange portion 5A. Since it is the portion that contacts the sulfur 4 and does not contact Na, it is not necessary to consider corrosion by Na, and therefore it is not always necessary to arrange the insert material 10 using the high-purity Al-Si alloy 10b as described above. There is no.

【0039】さらに、図3に示すように、α−アルミナ
製絶縁リング7の側に高純度Al−Si合金10bが位
置し、フランジ部分3A側にAl合金10a(図2で心
材として用いたもの)が位置した2層構造のインサート
材11を使用してもよい。この理由は、フランジ部分3
Aとインサート材10の高純度Al−Si合金10bと
の接合面が金属同士の接合面であるため、Naによる腐
食はあまり考慮する必要がない、従って上記高純度Al
−Si合金10bを配置する必要がないからである。
Further, as shown in FIG. 3, the high-purity Al--Si alloy 10b is located on the side of the α-alumina insulating ring 7, and the Al alloy 10a (the one used as the core material in FIG. 2) on the side of the flange portion 3A. ) May be used for the two-layer structure insert material 11. The reason for this is the flange portion 3
Since the joining surface between A and the high-purity Al—Si alloy 10b of the insert material 10 is a joining surface between metals, it is not necessary to consider the corrosion due to Na so much.
This is because it is not necessary to dispose the —Si alloy 10b.

【0040】ところで、陰極蓋3や陽極容器5として
は、Al合金、耐食性のコーティングを施した鋼、ステ
ンレス鋼等が使用される。その理由は、Al合金は加工
性が良好で安価であり、耐食性のコーティングを施した
鋼は耐食性に優れており、また、ステンレス鋼は上述の
α−アルミナ製絶縁リング7との圧接時や運転時の加熱
によっても熱変形や熱影響がほとんど起こらないためで
ある。
By the way, as the cathode lid 3 and the anode container 5, Al alloy, steel coated with corrosion resistance, stainless steel and the like are used. The reason is that the Al alloy has good workability and is inexpensive, the steel with a corrosion-resistant coating has excellent corrosion resistance, and the stainless steel has the above-mentioned α-alumina insulating ring 7 in pressure contact and during operation. This is because the thermal deformation and the thermal influence hardly occur even by the heating at the time.

【0041】上記のようなナトリウム−硫黄電池は、図
4(a)のように単電池として1本で使用されること
(数10W程度の電力の供給が可能)はほとんどなく、
通常は図4(b)〜(d)に示すように複数本組み合わ
せられた電池システムとして使用される。例えば、自動
車用の電池としては、図4(b)のように数本から数十
本のサブモジュール(数kW程度の電力の供給が可能)
の形で車体のどこかに設置され、電力貯蔵用システムで
は、図4(c)のようにサブモジュールを複数個組合せ
たモジュール(数10kW程度の電力の供給が可能)、
あるいは図4(d)のように数千本が組み合わされたユ
ニット(数MW程度の電力の供給が可能)の形で市街地
あるいはその周辺に設置される。したがって、図4
(b)〜(d)のような使用形態を採用する場合には、
スペースの点からナトリウム−硫黄電池はコンパクトで
あればあるほど良い。しかし、従来のナトリウム−硫黄
電池でコンパクト化を図ろうとすると、陰極蓋のフラン
ジ部分、陽極容器のフランジ部分、及びα−アルミナ製
絶縁リングの接合部の寸法も小さくせざるを得ず、Na
による腐食速度が速いため腐食寿命は短くなってしま
う。逆に寿命を延ばすためには上記接合部の寸法を大き
くとる必要があり、電池システムの小型化には限界があ
った。
The sodium-sulfur battery as described above is rarely used as a single cell as shown in FIG. 4 (a) (it is possible to supply electric power of about several tens W).
Usually, it is used as a battery system in which a plurality of batteries are combined as shown in FIGS. For example, as a battery for an automobile, as shown in FIG. 4B, several to several tens of sub-modules (power of about several kW can be supplied)
Is installed somewhere on the vehicle body in the form of, and in the power storage system, a module in which a plurality of sub-modules are combined as shown in FIG. 4 (c) (power of about several tens of kW can be supplied),
Alternatively, as shown in FIG. 4D, the unit is installed in the city area or its vicinity in the form of a unit (several MW can be supplied) in which thousands are combined. Therefore, FIG.
When adopting the usage patterns such as (b) to (d),
In terms of space, the smaller the sodium-sulfur battery, the better. However, if a conventional sodium-sulfur battery is attempted to be made compact, the dimensions of the flange portion of the cathode lid, the flange portion of the anode container, and the joint portion of the α-alumina insulating ring must be reduced, and Na must be reduced.
Corrosion life is shortened due to high corrosion rate. On the contrary, in order to extend the life, it is necessary to increase the size of the above-mentioned joint portion, and there is a limit to downsizing the battery system.

【0042】これに対し、本実施例では、以下で説明す
るように耐Na腐食性が向上するので、接合部の寸法も
小さくすることができ、従って、電池システムの小型化
を図ることができる。
On the other hand, in this embodiment, since the Na corrosion resistance is improved as described below, the size of the joint portion can be reduced and therefore the battery system can be downsized. .

【0043】次に、インサート材の高純度Al−Si合
金の組成や接合部の接合条件を上記のように選定した根
拠となる実験例について説明する。
Next, an explanation will be given of an experimental example which serves as a basis for selecting the composition of the high-purity Al--Si alloy of the insert material and the joining condition of the joint as described above.

【0044】(実験例1)本実験例はインサート材にお
けるAl及びSi以外の不純物元素量の影響に関する実
験例である。図5はここで用いた試験片を示す図であっ
て、図1に示した構造の電池をモデル化したものであ
る。ここでは、高純度Al−Si合金の特性をみるた
め、インサート材110としては図2や図3のようなク
ラッド材を用いず、高純度Al−Si合金を単独で用い
た。この試験片は、α−アルミナ製絶縁リング(純度9
9.9wt%以上)107とCr層を表面にコーティン
グした鋼製の陽極部材105との間、及びα−アルミナ
製絶縁リング107とCr層を表面に形成した鋼製の陰
極部材103との間に高純度Al−Si合金(厚さ0.
6mm)をインサート材110として配置し、接合(圧
接)したものである。
(Experimental Example 1) This experimental example is an experimental example relating to the influence of the amount of impurity elements other than Al and Si in the insert material. FIG. 5 is a view showing the test piece used here, which is a model of the battery having the structure shown in FIG. Here, in order to examine the characteristics of the high-purity Al-Si alloy, the high-purity Al-Si alloy was used alone as the insert material 110 without using the clad material as shown in FIGS. This test piece is an α-alumina insulating ring (purity 9
9.9 wt% or more) 107 and a steel anode member 105 having a Cr layer coated on the surface, and between an α-alumina insulating ring 107 and a steel cathode member 103 having a Cr layer formed on the surface. High purity Al-Si alloy (thickness of 0.
6 mm) is arranged as the insert material 110 and joined (pressed).

【0045】上記高純度Al−Si合金としては、Al
及びSi以外の不純物元素、即ちMg、Cu、Fe、N
i、Mn、Zn、Caなどの総含有量を0.15wt%
から2.8wt%まで変化させたAl−10wt%Si
合金を用い、接合条件は、接合温度を545℃(Al−
10wt%Si合金の固相線以下の温度)、接合圧力を
30MPaとした。また、接合圧力を10MPaとし、
接合温度を580℃(Al−10wt%Si合金の固液
共存温度)及び610℃(Al−10wt%Si合金の
液相線以上の温度)とした試験片も作成した。なお、A
l−10wt%Si合金の固相線温度は約577℃、液
相線温度は約590℃である。
As the high-purity Al--Si alloy, Al
And impurity elements other than Si, that is, Mg, Cu, Fe, N
The total content of i, Mn, Zn, Ca, etc. is 0.15 wt%
From 10 to 2.8 wt% Al-10 wt% Si
An alloy is used, and the joining conditions are such that the joining temperature is 545 ° C. (Al-
The temperature is below the solidus of the 10 wt% Si alloy) and the joining pressure is 30 MPa. Also, the bonding pressure is 10 MPa,
A test piece having a joining temperature of 580 ° C. (solid-liquid coexisting temperature of Al-10 wt% Si alloy) and 610 ° C. (temperature above liquidus line of Al-10 wt% Si alloy) was also prepared. Note that A
The 1-10 wt% Si alloy has a solidus temperature of about 577 ° C and a liquidus temperature of about 590 ° C.

【0046】この時の加熱及び加圧の仕方は、図6にパ
ターンで示すように、接合温度T(℃)まで加熱し、そ
の温度を保持しつつ接合圧力P(MPa)まで加圧し、
一定時間後に冷却するという方法で行うが、図6のよう
に冷却時にまで加圧を継続しておき、ある程度温度が下
がってから圧力を下げてもよい。
As shown in the pattern of FIG. 6, heating and pressurization at this time is performed by heating to the joining temperature T (° C.) and pressurizing to the joining pressure P (MPa) while maintaining the temperature.
The cooling is performed after a certain period of time. However, as shown in FIG. 6, pressurization may be continued until cooling and the pressure may be lowered after the temperature has dropped to some extent.

【0047】上記のような各試験片を350℃の溶融N
a中に1000時間保持し、またその1000時間保持
中に室温まで冷却し再度350℃まで加熱する熱サイク
ルを40回加えて、インサート材110とα−アルミナ
製絶縁リング107との接合界面のNaによる腐食長さ
を測定した。
Each test piece as described above was melted at 350.degree.
The sample was kept in a for 1000 hours, and during that 1000 hours, a heat cycle of cooling to room temperature and heating to 350 ° C. again was added 40 times to obtain Na at the bonding interface between the insert material 110 and the α-alumina insulating ring 107. The corrosion length was measured by.

【0048】その結果を図7に示す。図7は不純物元素
の総量(wt%)を横軸にとり、不純物元素がNaによ
る腐食長さ(mm)に及ぼす影響を示した図である。図
7からわかるように、接合温度が545℃(固相線以
下)の試験片では、インサート材110の不純物元素量
が少ない場合に腐食長さは0.1mm以下であるが不純
物元素量が2.5wt%を超えると急激に腐食長さは増
加する。一方、接合温度を固液共存温度とした580℃
の試験片も不純物元素量が少ない範囲では腐食は顕著で
ない。さらに、接合温度を液相線温度以上の610℃と
した場合は、不純物元素量が少なくても、腐食は非常に
顕著となる。これは、後述するように、接合温度の上昇
によって、不純物元素の拡散が顕著になり、接合界面付
近に濃化しやすくなるためである。以上のことから、接
合温度は液相線温度以下にしなければならない。
The results are shown in FIG. FIG. 7 is a diagram showing the influence of impurity elements on the corrosion length (mm) by Na, with the horizontal axis representing the total amount of impurity elements (wt%). As can be seen from FIG. 7, in the test piece having a bonding temperature of 545 ° C. (below the solidus line), when the amount of impurity elements in the insert material 110 is small, the corrosion length is 0.1 mm or less, but the amount of impurity elements is 2 or less. If it exceeds 0.5 wt%, the corrosion length increases rapidly. On the other hand, the bonding temperature was set to 580 ° C where the solid-liquid coexistence temperature was set.
Corrosion is not significant in the test piece of No. 1 in the range where the amount of impurity elements is small. Further, when the bonding temperature is 610 ° C., which is higher than the liquidus temperature, corrosion becomes very remarkable even if the amount of impurity elements is small. This is because, as will be described later, the diffusion of the impurity element becomes remarkable due to the increase of the bonding temperature, and the impurity element is likely to be concentrated near the bonding interface. From the above, the bonding temperature must be below the liquidus temperature.

【0049】上記のような実験において、Naにより腐
食された接合部の破断面を観察すると、熱サイクルで生
ずる熱応力の繰り返しによって腐食が進行した後を示す
縞模様が、その熱サイクルの回数に応じて観察される。
When the fracture surface of the joint corroded by Na is observed in the above experiment, a striped pattern indicating that corrosion has progressed due to repeated thermal stress generated in the thermal cycle indicates the number of times of the thermal cycle. Observed accordingly.

【0050】また、図7において、腐食長さに対して不
純物元素の含有量には遷移点が存在する。つまり、図7
の腐食曲線(接合温度545℃、及び接合温度580
℃)の立ち上がり部分に対して接線を引きその交点の含
有量をみると、それが遷移点となっており、いずれもほ
ぼ2.4wt%である。このことより、不純物元素の総
量を2.4wt%以下とすれば腐食はかなり抑制できる
ことがわかる。なお、545℃以下の接合温度であれば
不純物元素の拡散はさらに抑制され同一の不純物元素量
であれば腐食長さはかなり短くなるが、インサート材1
10とα−アルミナ製絶縁リング107との接合性が低
下するため、接合圧力を50MPa程度にまで上げる必
要がある。
Further, in FIG. 7, there is a transition point in the content of the impurity element with respect to the corrosion length. That is, FIG.
Corrosion curves (bonding temperature 545 ° C and bonding temperature 580
A tangent line is drawn to the rising part of (° C.), and the content of the intersection point is seen as a transition point, which is approximately 2.4 wt% in each case. From this, it can be seen that the corrosion can be considerably suppressed if the total amount of the impurity elements is 2.4 wt% or less. If the bonding temperature is 545 ° C. or lower, the diffusion of the impurity element is further suppressed, and if the amount of the impurity element is the same, the corrosion length is considerably shortened.
Since the bondability between 10 and the α-alumina insulating ring 107 is deteriorated, it is necessary to raise the bonding pressure to about 50 MPa.

【0051】また、インサート材110中のMg、C
u、Fe、Ni、Mn、Zn、Caなどの不純物元素の
総含有量は極力少ない方が良いが、実用上不純物を0w
t%とするのは現代技術では不可能であり、可能な不純
物含有量の定量分析精度をもとに0.001wt%を下
限とする。また、0.001wt%程度の含有量なら
ば、高純度Al−Si合金を作るのに実用上問題となら
ないと考えられる。
Further, Mg and C in the insert material 110
It is better that the total content of impurity elements such as u, Fe, Ni, Mn, Zn, and Ca is as small as possible.
It is impossible in modern technology to set t%, and 0.001 wt% is set as the lower limit based on the accuracy of quantitative analysis of possible impurity content. Further, if the content is about 0.001 wt%, it is considered that there is no practical problem in producing a high-purity Al—Si alloy.

【0052】(実験例2)本実験例は接合界面のNaに
よる腐食長さに関する実験例である。インサート材11
0として、Al合金(A3003)の心材の両面を、不
純物元素の総量が0.85wt%であるAlー10wt
%Si合金の両表皮材で挟んだ3層クラッド材(厚さ
0.6mm、クラッド率5%)を用い、接合温度565
℃、接合圧力30MPa、接合時間15minの接合条
件で接合して図2のような試験片を作成した。また、比
較のため、インサート材110として、Al合金(A3
003)の心材の両面を、不純物元素の総量が2.8w
t%であるAl−10wt%Si−1.5wt%Mg合
金(A4004)の両表皮材で挟んだ3層クラッド材
(厚さ0.6mm、クラッド率5%)を用い、上記と同
様の接合条件で接合した試験片も作成した。これらを4
50℃の溶融Na中に種々の時間(Hr)浸漬した後、
接合界面のNaによる腐食長さ(mm)を測定した結果
を図8に示す。但し、A3003およびA4004はJ
IS規格の番号を表す(以下、同様)。
(Experimental Example 2) This experimental example is an experimental example relating to the corrosion length of the joint interface due to Na. Insert material 11
0, Al-10 wt with a total amount of impurity elements of 0.85 wt% on both surfaces of the core material of Al alloy (A3003)
Using a three-layer clad material (thickness: 0.6 mm, clad ratio: 5%) sandwiched between two skin materials of% Si alloy, a joining temperature of 565
The test piece as shown in FIG. 2 was prepared by joining under the joining conditions of ℃, joining pressure of 30 MPa and joining time of 15 min. In addition, for comparison, as the insert material 110, an Al alloy (A3
The total amount of impurity elements is 2.8w on both sides of the core material of (003)
Using a three-layer clad material (thickness 0.6 mm, clad ratio 5%) sandwiched between both skin materials of Al-10 wt% Si-1.5 wt% Mg alloy (A4004), which is t%, the same joining as above A test piece joined under the conditions was also prepared. These 4
After soaking in molten Na at 50 ° C. for various times (Hr),
FIG. 8 shows the result of measuring the corrosion length (mm) of Na at the bonding interface. However, A3003 and A4004 are J
Indicates the IS standard number (the same applies below).

【0053】図8からわかるように、腐食長さは時間と
ともに増加するが、不純物元素量が2.8wt%と多い
もの(従来のインサート材は、ほぼこれに相当すると考
えられる)を用いた試験片の腐食長さは不純物元素量が
0.85wt%と少ないものを用いた試験片(本実施例
に相当)にくらべてかなり長い。
As can be seen from FIG. 8, the corrosion length increases with time, but the test using a material having a large impurity element amount of 2.8 wt% (the conventional insert material is considered to be almost equivalent to this) The corrosion length of the piece is considerably longer than that of a test piece (corresponding to this example) using a small impurity element amount of 0.85 wt%.

【0054】ここで、α−アルミナ製絶縁リング107
とインサート材110との接合界面におけるNaによる
平均腐食量を算出する。まず、接合界面の腐食が拡散律
速で進行すると仮定すると、推定腐食長さX1は時間の
1/2乗に比例して長くなる。即ち、 X1=(2Dt)1/2=K・t1/2 で与えられる。ここに、Dは拡散係数、tは時間であ
り、K=(2D)1/2である。従って、不純物元素の総
量を2.4wt%以下にした高純度Al−10wt%S
i合金をインサート材110とした試験片を、450℃
の溶融Na中にt時間浸漬した時の平均の推定腐食長さ
Xは、図8に示した実験結果より、 X1=0.00126×t1/2 (mm) で表される。
Here, the α-alumina insulating ring 107 is used.
The average amount of corrosion due to Na at the joint interface between the and insert material 110 is calculated. First, assuming that the corrosion at the bonding interface proceeds in a diffusion-controlled manner, the estimated corrosion length X 1 becomes longer in proportion to the 1/2 power of time. That is, X 1 = (2Dt) 1/2 = K · t 1/2 . Where D is the diffusion coefficient, t is the time, and K = (2D) 1/2 . Therefore, high-purity Al-10 wt% S in which the total amount of impurity elements is 2.4 wt% or less
The test piece using the i alloy as the insert material 110 is 450 ° C.
The average estimated corrosion length X when immersed in the molten Na for t hours is represented by X 1 = 0.00126 × t 1/2 (mm) from the experimental results shown in FIG.

【0055】一方、熱サイクルの影響を調べるため、溶
融Na中に浸漬した状態で室温から450℃まで加熱
し、その後室温まで冷却する熱サイクルを40回施した
試験片の腐食長さを測定すると、不純物量が0.85w
t%のインサート材及び2.8wt%のインサート材は
それぞれ0.2mm及び2.1mmであった。このよう
に、不純物量を低減すると顕著に腐食長さは減少する。
ここで、インサート材110として高純度Al−Si合
金を用いると450℃から室温までの繰り返し熱サイク
ルでは1回のサイクル当たり50μmの腐食長さになる
ことかがわかった。すなわち、比例的に腐食が進展する
と仮定すると、C回の熱サイクルを与えた後の平均の推
定腐食長さX2は、 X2=0.005×C (mm) で表される。
On the other hand, in order to investigate the effect of the heat cycle, the corrosion length of a test piece which was subjected to 40 heat cycles of heating from room temperature to 450 ° C. in a state of being immersed in molten Na and then cooling to room temperature was measured. , The amount of impurities is 0.85w
The t% insert material and the 2.8 wt% insert material were 0.2 mm and 2.1 mm, respectively. Thus, when the amount of impurities is reduced, the corrosion length is significantly reduced.
Here, it was found that when a high-purity Al—Si alloy is used as the insert material 110, the repeated heat cycle from 450 ° C. to room temperature results in a corrosion length of 50 μm per cycle. That is, assuming that the corrosion progresses in proportion, the average estimated corrosion length X 2 after C thermal cycles is given by X 2 = 0.005 × C (mm).

【0056】従って、本実施例のナトリウム−硫黄電池
の接合部において推定される平均腐食長さXは上記X1
とX2の和、即ち、 X=0.00126×t1/2+0.005×C (m
m) で表されることとなる。なお、溶融Naの温度が450
℃以下では推定される腐食長さは上記よりも短くなる
が、電池の運転方法によっては450℃程度にまで温度
上昇することも考えられるため、安全を見込んで450
℃における推定式を算出した。従って、310℃以上の
運転温度域で使用する場合の、推定される平均腐食長さ
は、上記Xあるいはそれ以下の値となる。
Therefore, the average corrosion length X estimated at the joint of the sodium-sulfur battery of this example is the above X 1
And X 2 , that is, X = 0.00126 × t 1/2 + 0.005 × C (m
m). The temperature of the molten Na is 450
The estimated corrosion length will be shorter than the above at ℃ or below, but depending on the operating method of the battery, the temperature may rise to about 450 ℃.
The estimation formula in ° C was calculated. Therefore, the estimated average corrosion length when used in an operating temperature range of 310 ° C. or higher is the value of X or less.

【0057】(実験例3)本実験例は接合条件に関する
実験例である。インサート材110として、Al合金
(A3003)の心材の両面を、Al−10wt%Si
−1.5wt%Mg合金(A4004)の両表皮材で挟
んだ3層クラッド材(厚さ0.6mm、クラッド率5
%)を用い、種々の接合温度で接合した各試験片を、室
温から340℃まで20回昇降温する試験後のNaによ
る腐食長さ(mm)を図9に示す。図9においては、横
軸に接合温度をとっている。なお、このインサート材1
10のAl−Si−Mg合金中の不純物は、Feが0.
35wt%、Cuが0.25wt%、Mnが0.08w
t%、Znが0.15wt%、Caが0.005wt%
以下で、Al及びSi以外の不純物元素の総含有量は
2.335wt%である。また、接合圧力は接合温度に
よって変え、560℃以下(上記Al−Si−Mg合金
のほぼ固相線温度以下)では30MPaと比較的高く
し、560℃以上では10MPaと比較的低くした。な
お、上記Al−Si−Mg合金の液相線温度は約590
℃である。
(Experimental Example 3) This experimental example is an experimental example relating to bonding conditions. As the insert material 110, both surfaces of the core material of Al alloy (A3003) are Al-10 wt% Si.
A three-layer clad material (thickness: 0.6 mm, clad ratio: 5) sandwiched between both skin materials of a 1.5 wt% Mg alloy (A4004)
%), The corrosion length (mm) by Na after the test in which each test piece bonded at various bonding temperatures is heated and lowered 20 times from room temperature to 340 ° C. is shown in FIG. In FIG. 9, the horizontal axis represents the joining temperature. In addition, this insert material 1
The impurities in the Al-Si-Mg alloy of No. 10 are Fe 0.
35wt%, Cu 0.25wt%, Mn 0.08w
t%, Zn 0.15 wt%, Ca 0.005 wt%
Below, the total content of the impurity elements other than Al and Si is 2.335 wt%. The joining pressure was changed depending on the joining temperature, and was set to be relatively high at 30 MPa below 560 ° C. (below the solidus temperature of the Al—Si—Mg alloy), and relatively low at 10 MPa above 560 ° C. The liquidus temperature of the Al-Si-Mg alloy is about 590.
° C.

【0058】図9からわかるように、固液共存の温度範
囲に腐食長さが増加する温度があり、接合温度が液相線
を越えると急激に腐食長さは増加する。つまり、インサ
ート材110中の不純物元素量が多く、またインサート
材110の接合温度が液相線以上で不純物元素の拡散が
顕著になるとNa腐食は顕著となる傾向が認められる。
As can be seen from FIG. 9, there is a temperature at which the corrosion length increases in the solid-liquid coexistence temperature range, and when the joining temperature exceeds the liquidus line, the corrosion length rapidly increases. That is, when the amount of the impurity element in the insert material 110 is large, and when the bonding temperature of the insert material 110 is above the liquidus line and the diffusion of the impurity element becomes remarkable, Na corrosion tends to become remarkable.

【0059】この不純物元素の拡散現象を調べるため
に、種々の接合温度で接合した試験片の接合界面近傍を
透過電子顕微鏡により観察し、E.D.X(Energy Dispe
rsiveAnalysis)によりナノメータオーダでの点分析で
元素分析した。そのうち、接合界面近傍のCuの分析結
果を図10(a)に、接合界面近傍のFeの分析結果を
図10(b)にそれぞれ示す。
In order to investigate the diffusion phenomenon of the impurity element, the vicinity of the bonding interface of the test pieces bonded at various bonding temperatures was observed by a transmission electron microscope to examine the EDX (Energy Dispe
element analysis by point analysis on the order of nanometers by rsiveAnalysis). Among them, the analysis result of Cu in the vicinity of the bonding interface is shown in FIG. 10 (a), and the analysis result of Fe in the vicinity of the bonding interface is shown in FIG. 10 (b).

【0060】図10(a)からわかるように、接合温度
が高いと拡散が顕著なためCuが濃化し易く、590℃
においては接合界面近傍(インサート材110側及びα
−アルミナ製絶縁リング107側の両方)でCu濃度は
初期含有量よりかなり多くなっている。特に、接合界面
では異常に多い。しかし、接合温度が545℃と低いと
インサート材110側でCu濃度は初期含有量より多い
が、590℃に比べて濃化度合いは低い。また、図10
(b)に示すFeの分析結果からもCuとほぼ同様の結
果が得られており、接合温度が高いと接合界面近傍への
Feの濃化が著しく、接合温度が低いと濃化度合いは低
くなっている。さらに、Cu、Fe以外のNi、Mn、
Mg等についても同様に、接合温度が高いほど接合界面
での元素の濃化が顕著となっていた。これらの結果か
ら、接合温度が低いと不純物元素の濃化が起こりにくく
なり、その分Na腐食が抑制できるということが言え、
インサート材110の固相温度、または固液共存の温度
範囲で接合することが望ましい。
As can be seen from FIG. 10 (a), when the bonding temperature is high, the diffusion is remarkable, so that Cu is likely to be concentrated, and the temperature is 590 ° C.
In the vicinity of the bonding interface (on the insert material 110 side and at α
-On both the alumina insulation ring 107 side) the Cu concentration is considerably higher than the initial content. In particular, it is abnormally high at the bonding interface. However, when the joining temperature is as low as 545 ° C., the Cu concentration on the insert material 110 side is higher than the initial content, but the degree of concentration is lower than at 590 ° C. FIG.
The result of Fe analysis shown in (b) shows that the result is almost the same as that of Cu. When the joining temperature is high, the concentration of Fe in the vicinity of the joining interface is remarkable, and when the joining temperature is low, the degree of enrichment is low. Has become. Furthermore, Ni, Mn other than Cu and Fe,
Similarly for Mg and the like, the higher the bonding temperature, the more remarkable the concentration of elements at the bonding interface. From these results, it can be said that when the bonding temperature is low, the impurity element is less likely to be concentrated, and the Na corrosion can be suppressed accordingly.
It is desirable to perform the joining at the solid phase temperature of the insert material 110 or the temperature range of solid-liquid coexistence.

【0061】また、接合温度がインサート材110の固
相線以下の場合、接合界面には液相が生じないので十分
に接合面同士を密着させるためには接合圧力としては2
0から50MPaの範囲とすることが必要である。20
MPaより低い圧力で接合した場合は、密着化は不十分
で接合界面にはボイドが残り、またインサート材110
表面の強固な酸化皮膜を十分に破壊できず、その酸化皮
膜が接合を阻害してしまう。また、50MPaより高い
圧力ではインサート材110の変形量が大きくなり接合
面外へのはみ出しの問題が生じる。
Further, when the joining temperature is below the solidus line of the insert material 110, a liquid phase does not occur at the joining interface, and therefore the joining pressure is set to 2 in order to sufficiently bring the joined surfaces into close contact with each other.
It is necessary to set it in the range of 0 to 50 MPa. 20
When joining at a pressure lower than MPa, the adhesion is insufficient and a void remains at the joining interface, and the insert material 110
The strong oxide film on the surface cannot be sufficiently destroyed, and the oxide film hinders bonding. Further, when the pressure is higher than 50 MPa, the amount of deformation of the insert material 110 becomes large, which causes a problem of protrusion to the outside of the joint surface.

【0062】一方、接合温度がインサート材110の固
液共存の温度の場合、固体と液体が共存するため、過度
に高い接合圧力は必要なく、接合圧力としては10〜2
0MPaが適性範囲である。例えば、50MPaのよう
な高い接合圧力では、接合部外周部にインサート材11
0が多量に押し出されてしまい陰極部材103と陽極部
材105が短絡してしまうという問題が生じる。また、
10MPaより低い圧力あるいは無加圧ではインサート
材110からのガス発生によりボイドが形成されたり、
また溶融したAl−Si合金がα−アルミナ製の絶縁部
材に対しぬれ性が悪いことからやはり接合部には接合不
良が生じ、気密性及び接合強度の低下を来たす。
On the other hand, when the joining temperature is the temperature at which the insert material 110 coexists with solid and liquid, since solid and liquid coexist, an excessively high joining pressure is not required, and the joining pressure is 10 to 2
0 MPa is a suitable range. For example, at a high joining pressure such as 50 MPa, the insert material 11 is formed on the outer periphery of the joining portion.
There is a problem that a large amount of 0 is extruded and the cathode member 103 and the anode member 105 are short-circuited. Also,
When the pressure is lower than 10 MPa or no pressure is applied, voids are formed due to gas generation from the insert material 110,
In addition, since the molten Al-Si alloy has poor wettability with respect to the insulating member made of α-alumina, a joint failure also occurs in the joint portion, resulting in deterioration of airtightness and joint strength.

【0063】(実験例4)本実施例はMgの影響に関す
る実験例である。インサート材110として、Al合金
(A3003)の心材の両面を、Fe、Cu、Mn、Z
n、Ca等の不純物元素の総含有量が0.25wt%で
あるSi−1.5wt%Mg合金の両表皮材で挟んだ3
層クラッド材(厚さ0.6mm、クラッド率5%)を用
い、接合温度を545℃、555℃、565℃及び59
0℃と変化させて作製した試験片のNa腐食試験をし
た。その結果、565℃以下では極僅かに接合界面が腐
食しただけであるが、接合温度が590℃と高くなると
Na腐食量は増加した。
(Experimental Example 4) This is an experimental example relating to the influence of Mg. As the insert material 110, Fe, Cu, Mn, and Z are formed on both surfaces of the Al alloy (A3003) core material.
3 sandwiched between both skin materials of Si-1.5 wt% Mg alloy in which the total content of impurity elements such as n and Ca is 0.25 wt%.
A layer clad material (thickness 0.6 mm, clad rate 5%) is used, and the joining temperature is 545 ° C., 555 ° C., 565 ° C. and 59.
A Na corrosion test was performed on a test piece manufactured by changing the temperature to 0 ° C. As a result, the bonding interface corroded only slightly at 565 ° C or lower, but the Na corrosion amount increased when the bonding temperature increased to 590 ° C.

【0064】この原因は接合中におけるMgの蒸発に関
係すると考えられる。図11はそのMgの蒸発について
調査した結果であって、上記Al−Si−Mg合金をク
ラッドしたインサート材を真空炉内で加熱し、加熱に伴
ってそのインサート材から放出される水(H2O)、M
g、水素(H2)の各ガス分圧の相対感度を四重極質量
分析計で逐次測定した結果を示す図である。図11よ
り、Mgは昇温過程で徐々に蒸発するが、470℃付近
からその蒸発量が増えはじめ、550℃以上で特に増え
ることがわかる。また、H2Oは470℃付近からMg
の蒸発量の増加とともに減りはじめ、さらにその時点よ
りH2の蒸発量が増え始める。このようなH2O及びH2
の変化は、Alの真空ろう付けで一般に知られているよ
うに、蒸発したMgとH2Oが化学的に反応し、H2を生
成したために生じたものと考えられる。
This cause is considered to be related to the evaporation of Mg during joining. FIG. 11 shows the results of investigation on the evaporation of Mg, in which the insert material clad with the Al—Si—Mg alloy was heated in a vacuum furnace, and water (H 2 O), M
g, is a diagram showing the results of sequential measured by the quadrupole mass spectrometer of the relative sensitivity of each gas partial pressure of hydrogen (H 2). From FIG. 11, it can be seen that Mg gradually evaporates in the temperature rising process, but the evaporation amount starts to increase from around 470 ° C. and particularly increases above 550 ° C. Also, H 2 O is Mg at around 470 ° C.
The amount of evaporation of H 2 begins to decrease as the amount of evaporation of H 2 increases, and the amount of evaporation of H 2 begins to increase from that point. Such H 2 O and H 2
Changes in, as is commonly known in the vacuum brazing of Al, evaporated Mg and H 2 O react chemically is considered to be caused for generating the H 2.

【0065】上記のことから、Mg濃度が低い場合に
は、インサート材110が一部溶融する温度で接合して
もNa腐食は顕著でないが、570℃以上になるとMg
の蒸発が非常に多くなって接合界面にMgが濃化し、N
a腐食が起こりやすくなると考えられる。したがって、
もしインサート材110にやむを得ずMgを含む場合
は、接合温度を約565℃以下の比較的低い温度とする
ことが望ましい。
From the above, when the Mg concentration is low, Na corrosion is not remarkable even if the insert material 110 is joined at a temperature at which it is partially melted, but when the temperature exceeds 570 ° C.
Vaporization of Mg increases and Mg concentrates at the bonding interface,
It is considered that corrosion is likely to occur. Therefore,
If the insert material 110 inevitably contains Mg, it is desirable to set the joining temperature to a relatively low temperature of about 565 ° C. or lower.

【0066】(実験例5)本実施例はインサート材11
0の表皮材の組成に関する実験例である。インサート材
110の表皮材を各種変化させた場合の、Naによる腐
食長さを測定した結果を表1にまとめて示す。Na腐食
試験の条件は、実験例1と同様であり、各試験片を35
0℃の溶融Na中に1000時間保持し、またその10
00時間保持中に室温まで冷却し再度350℃まで加熱
する熱サイクルを40回加えるという条件である。
(Experimental Example 5) In this example, the insert material 11 was used.
It is an experiment example regarding the composition of the 0 skin material. Table 1 shows the results of measuring the corrosion length due to Na when the skin material of the insert material 110 was variously changed. The conditions of the Na corrosion test are the same as in Experimental Example 1, and each test piece is
Hold in molten Na at 0 ° C for 1000 hours, and
It is a condition that a thermal cycle of cooling to room temperature and heating to 350 ° C. again during 40 hours is added 40 times.

【0067】[0067]

【表1】 [Table 1]

【0068】表1からわかるように、不純物元素濃度の
非常に少ない純Al(A1080)の場合にもNa腐食
は起こる。ここで用いた純Alの不純物元素含有量は
0.18wt%である。この腐食の原因はボイドや酸化
皮膜による接合不良によるもので、前述のような不純物
元素を多く含むAl−Si合金をインサート材110と
した場合の腐食とは腐食機構が異なる。すなわち、イン
サート材110とα−アルミナ製絶縁リング107との
接合の際にはインサート材中にSiを含有していること
が必要であり、そうでなければボイドや酸化皮膜による
接合不良が生じてしまう。
As can be seen from Table 1, Na corrosion also occurs in the case of pure Al (A1080) having a very low impurity element concentration. The impurity element content of the pure Al used here is 0.18 wt%. The cause of this corrosion is due to defective bonding due to voids and oxide film, and the corrosion mechanism is different from the above-described corrosion when the insert material 110 is an Al—Si alloy containing a large amount of impurity elements. That is, when the insert material 110 and the α-alumina insulating ring 107 are joined, it is necessary that the insert material contains Si, or otherwise, a joint failure due to a void or an oxide film may occur. I will end up.

【0069】また、Siを含有しないAl−1.5wt
%Mg合金でも同様に顕著な腐食が起こった。ここで用
いたAl−Mg合金のMg以外の不純物元素の総含有量
は0.25wt%以下である。この腐食の原因は、Si
を含有しないことによる上記と同様な接合不良が起るこ
とと、インサート材110中の不純物元素及びMgの蒸
発によりそれらの元素が接合界面へ濃化することによる
ものである。また、表中に記載していないが、Mgが3
wt%以下のAl−Mg合金では、その固相線温度は6
00℃以上と高く、580℃で接合した場合には、固相
状態での接合にもかかわらずNa腐食は起こる。これ
は、570℃以上に加熱することにより図11で説明し
たようにMgの蒸発が顕著となり、接合面にMgが濃化
するためである。本発明者が行った実験によれば、Mg
を0.5wt%以下とし接合温度を565℃と低くし接
合圧力を高くすれば、接合性が向上しある程度Na腐食
も抑制できるが、これは根本的対策とはなっておらず、
接合圧力を高くすることによるインサート材のはみ出し
や寸法精度低下を招くことになり、実用上は問題とな
る。いずれにせよ、Mg含有量は極力低下することが望
ましいといえる。
Also, Al-1.5 wt containing no Si
Similar corrosion also occurred with the% Mg alloy. The total content of the impurity elements other than Mg in the Al-Mg alloy used here is 0.25 wt% or less. The cause of this corrosion is Si
This is because the same poor bonding as described above occurs due to the absence of Al, and the impurity elements and Mg in the insert material 110 evaporate to concentrate these elements at the bonding interface. Although not shown in the table, Mg is 3
With an Al-Mg alloy of less than wt%, the solidus temperature is 6
When the temperature is as high as 00 ° C. or higher and the bonding is performed at 580 ° C., Na corrosion occurs despite the bonding in the solid state. This is because heating to 570 ° C. or higher causes remarkable evaporation of Mg as described with reference to FIG. 11, and Mg is concentrated on the joint surface. According to an experiment conducted by the present inventor, Mg
If the bonding temperature is set to 0.5 wt% or less and the bonding temperature is set to 565 ° C. and the bonding pressure is increased, the bondability is improved and Na corrosion can be suppressed to some extent, but this is not a fundamental measure.
Increasing the joining pressure causes protrusion of the insert material and reduction in dimensional accuracy, which is a practical problem. In any case, it can be said that it is desirable that the Mg content be reduced as much as possible.

【0070】Mgを含有せず、他の不純物元素の総含有
量を0.85wt%としたAl−10wt%Si合金の
場合、接合温度が高くなって液相状態になると(表1の
610℃)、拡散はかなり顕著であるために不純物元素
は接合界面に濃化し、Na腐食は顕著となる。しかし、
接合温度を低下させるにつれNa腐食長さは減少し、固
相線温度以下の温度あるいは固液共存の温度で接合すれ
ばNa腐食長さを抑えることができる。
In the case of an Al-10 wt% Si alloy which does not contain Mg and whose total content of other impurity elements is 0.85 wt%, when the joining temperature becomes high and the liquid phase state is reached (610 ° C. in Table 1). ), Since the diffusion is quite remarkable, the impurity element is concentrated at the bonding interface, and Na corrosion becomes remarkable. But,
The Na corrosion length decreases as the bonding temperature decreases, and the Na corrosion length can be suppressed by bonding at a temperature below the solidus temperature or at a temperature where solid and liquid coexist.

【0071】なお、上記の結果より、Siを含有しない
純AlやAl−Mg合金をインサート材とした場合でも
Na腐食が起こり、Siを含有するAl−Si合金をイ
ンサート材とし固相線温度以下の温度あるいは固液共存
の温度で接合した場合にNa腐食が抑制されているが、
このことはSiがNa腐食の主原因ではないことを示唆
している。
From the above results, even when pure Al or Al-Mg alloy containing no Si is used as the insert material, Na corrosion occurs, and the Al-Si alloy containing Si is used as the insert material and the solidus temperature is lower than the solidus temperature. Although Na corrosion is suppressed when joining at the temperature of or the temperature of solid-liquid coexistence,
This suggests that Si is not the main cause of Na corrosion.

【0072】(実験例6)本実施例はアルミナの純度に
よるNa腐食への影響に関する実験例である。一般に、
α−アルミナ絶縁リング107の原料であるアルミナ紛
にはFe、Caなどの不純物が入ることがあり、また、
そのアルミナ紛を焼結する時に焼結助材としてMgOな
どが添加される。これにより、α−アルミナ粒界中には
Mg、Fe、Ca等の不純物元素が存在することにな
り、接合中に、アルミナ粒界中の不純物元素が拡散によ
り接合界面に濃化してくる。したがって、上記のような
不純物元素が多い場合には耐Na腐食性に悪影響を及ぼ
すことが考えられる。
(Experimental Example 6) This is an experimental example relating to the influence of the purity of alumina on Na corrosion. In general,
Impurities such as Fe and Ca may enter the alumina powder that is the raw material of the α-alumina insulating ring 107.
When sintering the alumina powder, MgO or the like is added as a sintering aid. As a result, impurity elements such as Mg, Fe, and Ca are present in the α-alumina grain boundaries, and the impurity elements in the alumina grain boundaries are concentrated at the bonding interface due to diffusion during bonding. Therefore, it is considered that the Na corrosion resistance is adversely affected when the above-mentioned many impurity elements are contained.

【0073】上記のようなアルミナの純度によるNa腐
食への影響について調査した結果を表2にまとめて示
す。α−アルミナ製絶縁リング107としては、その純
度を99.9wt%、99.5wt%及び99.0wt
%とした3種類のものを用いてそれぞれ図5に示すよう
な試験片を作製した。ここでもNa腐食試験の条件は実
験例1と同様であり、各試験片を350℃の溶融Na中
に1000時間保持し、またその1000時間保持中に
室温まで冷却し再度350℃まで加熱する熱サイクルを
40回加えるという条件である。インサート材110と
しては、Al合金(A3003)の心材の両面を、不純
物元素の総量が0.14wt%である高純度Al−10
wt%Si合金の両表皮材で挟んだ3層クラッド材(厚
さ0.6mm、クラッド率5%)を用いた。また、接合
温度はいずれも565℃で、接合圧力はいずれも30M
Paである。
Table 2 shows the results of the investigation on the influence of the purity of alumina on Na corrosion as described above. The α-alumina insulating ring 107 has a purity of 99.9 wt%, 99.5 wt% and 99.0 wt%.
The test pieces as shown in FIG. Again, the conditions of the Na corrosion test are the same as those in Experimental Example 1, and each test piece is held in molten Na at 350 ° C. for 1000 hours, and the heat for cooling to room temperature and heating it again to 350 ° C. is maintained for 1000 hours. The condition is that the cycle is added 40 times. As the insert material 110, high-purity Al-10 having a total amount of impurity elements of 0.14 wt% on both surfaces of a core material of Al alloy (A3003).
A three-layer clad material (thickness 0.6 mm, clad ratio 5%) sandwiched between both skin materials of wt% Si alloy was used. Also, the bonding temperature is 565 ° C., and the bonding pressure is 30M.
Pa.

【0074】[0074]

【表2】 [Table 2]

【0075】表2からわかるように、アルミナの純度が
低いほどNa腐食は起こりやすい。このアルミナの純度
がNa腐食に及ぼす影響は、これまで説明してきたイン
サート材110中の不純物元素のNa腐食への影響に比
べてはるかに小さいのは確かではあるが、アルミナの純
度が99.0wt%以下となると腐食長さは0.3mm
となり、実用上問題となる程度のNa腐食が起こってい
る。一方、アルミナの純度が99.5wt%以上では腐
食長さは0.1mmと抑えられていることから、アルミ
ナの純度としては、99.5wt%以上として純度を高
くすることにより、Na腐食を低減すること可能である
と言える。
As can be seen from Table 2, the lower the purity of alumina, the more likely Na corrosion will occur. Although the effect of the purity of alumina on Na corrosion is much smaller than the effect of the impurity elements in the insert material 110 on Na corrosion described above, the purity of alumina is 99.0 wt. %, The corrosion length is 0.3 mm
Therefore, Na corrosion occurs to the extent that it poses a practical problem. On the other hand, when the purity of alumina is 99.5 wt% or more, the corrosion length is suppressed to 0.1 mm. Therefore, by increasing the purity of alumina to 99.5 wt% or more, Na corrosion is reduced. It can be said that it is possible to do.

【0076】以上のような本実施例によれば、インサー
ト材10にAl及びSi以外の元素の総含有量が0.0
01から2.4wt%の範囲である高純度Al−Si合
金10bを用い、その高純度Al−Si合金10bの固
相線以下の温度で20MPa〜50MPaの範囲の圧力
をかけるか、または上記高純度Al−Si合金10bの
固液共存の温度で10MPa〜20MPaの範囲の圧力
をかけるという条件下で接合を行うので、インサート材
10中に含まれるMg、Cu、Fe、Ni、Mn、Z
n、Caなどの不純物元素が接合中に接合界面に濃化す
ることが防止され、その箇所のNa腐食が防止される。
According to this embodiment as described above, the total content of elements other than Al and Si in the insert material 10 is 0.0.
The high-purity Al-Si alloy 10b in the range of 01 to 2.4 wt% is used, and a pressure in the range of 20 MPa to 50 MPa is applied at a temperature below the solidus line of the high-purity Al-Si alloy 10b, or the above-mentioned high Since the joining is performed under the condition that a pressure in the range of 10 MPa to 20 MPa is applied at the solid-liquid coexisting temperature of the pure Al—Si alloy 10b, Mg, Cu, Fe, Ni, Mn, and Z contained in the insert material 10 are included.
Impurity elements such as n and Ca are prevented from concentrating at the bonding interface during bonding, and Na corrosion at that location is prevented.

【0077】従って、本実施例のナトリウム−硫黄電池
によれば、310℃以上の高温の作動温度で長時間保持
されると共に、作動温度と室温との間の加熱、冷却によ
る熱サイクルが繰り返される使用条件に対しても、接合
部の耐Na腐食性が損なわれず、従って接合部の接合強
度及び気密性が低下することなく、長期信頼性が期待で
きる。
Therefore, according to the sodium-sulfur battery of this embodiment, the operating temperature of 310 ° C. or higher is maintained for a long time, and the thermal cycle between heating and cooling between the operating temperature and room temperature is repeated. Even under use conditions, long-term reliability can be expected without impairing the Na corrosion resistance of the joint, and thus without lowering the joint strength and airtightness of the joint.

【0078】さらに、耐Na腐食性が向上するので、接
合部の寸法も小さくすることができ、従って、電池シス
テムの小型化を図ることができる。
Further, since the sodium corrosion resistance is improved, the size of the joint portion can be reduced, so that the battery system can be downsized.

【0079】次に、本発明の他の実施例を図12により
説明する。図12は、本実施例のナトリウム−硫黄電池
における陰極蓋のフランジ部分、陽極容器のフランジ部
分、及びα−アルミナ製絶縁リングの接合部の拡大図で
あって、図2に相当する図である。α−アルミナ製絶縁
リング207の一方の面(図では上面)に陰極蓋203
のフランジ部分203Aと陽極容器205のフランジ部
分205Aが離間して配置されており、陰極蓋203の
フランジ部分203A、及び陽極容器205のフランジ
部分205Aは、いずれもインサート材210を介して
接合(圧接)されている。この接合条件は前述の実施例
と全く同様である。フランジ部分203Aとフランジ部
分205Aとの距離は、接合時に軟化したインサート材
210同士が互いに接触しない程度(例えば、約3mm
以上)とすればよい。なお、固体電解質であるβ″アル
ミナ管206は図2のβ″アルミナ管6と同様のもので
ある。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is an enlarged view of the flange portion of the cathode lid, the flange portion of the anode container, and the joint portion of the α-alumina insulating ring in the sodium-sulfur battery of this example, and is a view corresponding to FIG. 2. . The cathode lid 203 is provided on one surface (the upper surface in the figure) of the α-alumina insulating ring 207.
The flange portion 203A of the anode container 205 and the flange portion 205A of the anode container 205 are spaced apart from each other, and the flange portion 203A of the cathode lid 203 and the flange portion 205A of the anode container 205 are both joined (pressed together) via the insert material 210. ) Has been. This joining condition is exactly the same as that of the above-mentioned embodiment. The distance between the flange portion 203A and the flange portion 205A is such that the softened insert materials 210 do not come into contact with each other (for example, about 3 mm).
Or more). The β ″ alumina tube 206, which is a solid electrolyte, is the same as the β ″ alumina tube 6 in FIG.

【0080】また、インサート材210は、Al合金2
10a(心材)の両面を、高純度Al−Si合金210
bで挟んだ3層構造をしており、高純度Al−Si合金
210bの組成に関しても前述の実施例と全く同様であ
る。
The insert material 210 is made of Al alloy 2
High purity Al-Si alloy 210 on both sides of 10a (core material)
It has a three-layer structure sandwiched by b, and the composition of the high-purity Al—Si alloy 210b is exactly the same as that of the above-mentioned embodiment.

【0081】さらに、本実施例においても、陽極容器2
05側のα−アルミナ製絶縁リング207とフランジ部
分205Aとの接合界面はNaには接触せず、Naによ
る腐食を考慮する必要がないため、必ずしも陰極蓋20
3側と同一のインサート材210を配置する必要はな
い。また、図3で説明したのと同様の理由から、α−ア
ルミナ製絶縁リング207の側に高純度Al−Si合金
210bが位置し、フランジ部分203A側にAl合金
210a(図12で心材として用いたもの)が位置した
2層構造のインサート材を使用してもよい。
Further, also in this embodiment, the anode container 2
The joint interface between the .alpha.-alumina insulating ring 207 on the 05 side and the flange portion 205A does not come into contact with Na and it is not necessary to consider corrosion due to Na.
It is not necessary to dispose the same insert material 210 as the 3 side. Further, for the same reason as described with reference to FIG. 3, the high-purity Al—Si alloy 210b is located on the α-alumina insulating ring 207 side, and the Al alloy 210a (for the core material in FIG. 12 is used on the flange portion 203A side. It is also possible to use an insert material having a two-layer structure in which the insert material is located.

【0082】本実施例によっても、前述の図1から図1
1で説明した実施例と同様の効果が得られる。
Also according to this embodiment, the above-described FIGS.
The same effect as the embodiment described in 1 is obtained.

【0083】[0083]

【発明の効果】本発明によれば、接合部におけるインサ
ート材にAl及びSi以外の元素の総含有量が0.00
1から2.4wt%の範囲である高純度Al−Si合金
10bを用い、その高純度Al−Si合金の固相線以下
の温度で20MPa〜50MPaの範囲の圧力をかける
か、または上記高純度Al−Si合金10bの固液共存
の温度で10MPa〜20MPaの範囲の圧力をかける
という条件下で接合を行うので、310℃以上の高温の
作動温度で長時間保持されると共に、作動温度と室温と
の間の加熱、冷却による熱サイクルが繰り返される使用
条件下においても、不純物元素が接合界面に濃化するこ
とが防止され、接合部の耐ナトリウム腐食性が損なわれ
ず、従って接合部の接合強度及び気密性が低下すること
なく、長期信頼性が期待できる。
According to the present invention, the total content of elements other than Al and Si is 0.00 in the insert material in the joint.
The high-purity Al-Si alloy 10b in the range of 1 to 2.4 wt% is used, and a pressure in the range of 20 MPa to 50 MPa is applied at a temperature below the solidus line of the high-purity Al-Si alloy, or the above high-purity Al-Si alloy 10b is used. Since the joining is performed under the condition that a pressure in the range of 10 MPa to 20 MPa is applied at the solid-liquid coexisting temperature of the Al-Si alloy 10b, the working temperature of 310 ° C or higher is maintained for a long time, and the working temperature and the room temperature are maintained. Even under operating conditions in which heat cycles between heating and cooling are repeated, impurity elements are prevented from concentrating at the joint interface, and the sodium corrosion resistance of the joint is not impaired. In addition, long-term reliability can be expected without lowering the airtightness.

【0084】また、耐ナトリウム腐食性が向上するの
で、接合部の寸法も小さくすることができ、従って、電
池システムの小型化を図ることができる。
Further, since the sodium corrosion resistance is improved, the size of the joint portion can be reduced, and hence the battery system can be downsized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例によるナトリウム−硫黄電池
の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a sodium-sulfur battery according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のII部、即ち陰極蓋のフランジ部分、陽極
容器のフランジ部分、及びα−アルミナ製絶縁リングの
接合部の拡大図である。
FIG. 2 is an enlarged view of a portion II of FIG. 1, that is, a flange portion of a cathode lid, a flange portion of an anode container, and a joint portion of an α-alumina insulating ring.

【図3】2層構造のインサート材を使用した図2の変形
例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a modified example of FIG. 2 using an insert material having a two-layer structure.

【図4】ナトリウム−硫黄電池が電池システムとして使
用される状況を示す図であって、(a)は単電池として
1本で使用される場合、(b)は数本から数十本のサブ
モジュールで使用される場合、(c)はサブモジュール
を複数個組合せたモジュールで使用される場合、(d)
は数千本が組み合わされたユニットの形で使用される場
合を示す。
FIG. 4 is a diagram showing a situation where a sodium-sulfur battery is used as a battery system, where (a) is used as a single battery and (b) is several to several tens of sub-cells. When used in a module, (c) is used in a module in which a plurality of submodules are combined, (d)
Indicates the case where thousands are used in the form of a combined unit.

【図5】図1に示した構造の電池をモデル化した実験用
試験片の断面図である。
5 is a cross-sectional view of an experimental test piece that models the battery having the structure shown in FIG.

【図6】接合時の加熱及び加圧の仕方のパターンを示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing a pattern of heating and pressing at the time of joining.

【図7】インサート材中の不純物元素が、Naによる腐
食長さに及ぼす影響を示した図である。
FIG. 7 is a diagram showing the influence of the impurity element in the insert material on the corrosion length due to Na.

【図8】溶融Na中の浸漬時間によるNaによる腐食長
さの変化を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing changes in corrosion length due to Na depending on the time of immersion in molten Na.

【図9】接合温度がNaによる腐食長さに及ぼす影響を
示した図である。
FIG. 9 is a diagram showing the influence of the joining temperature on the corrosion length due to Na.

【図10】試験片の接合界面近傍のE.D.Xによる点分
析結果であって、(a)はCuの分析結果、(b)はF
eの分析結果である。
FIG. 10 shows the results of point analysis by EDX near the bonding interface of the test piece, where (a) is the analysis result of Cu and (b) is F.
It is an analysis result of e.

【図11】真空炉内での加熱に伴ってインサート材から
放出される水(H2O)、Mg、水素(H2)の各ガス分
圧の相対感度を測定した結果を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a result of measuring relative sensitivities of respective gas partial pressures of water (H 2 O), Mg, and hydrogen (H 2 ) released from the insert material with heating in a vacuum furnace. .

【図12】本発明の他の実施例によるナトリウム−硫黄
電池を説明する図であって、陰極蓋のフランジ部分、陽
極容器のフランジ部分、及びα−アルミナ製絶縁リング
の接合部の拡大図である。
FIG. 12 is a view illustrating a sodium-sulfur battery according to another embodiment of the present invention, which is an enlarged view of a flange portion of a cathode lid, a flange portion of an anode container, and a joint portion of an α-alumina insulating ring. is there.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ナトリウム 2 安全管 3 陰極蓋 3A (陰極蓋3の)フランジ部分 4 硫黄 5 陽極容器 5A (陽極容器5の)フランジ部分 6 β″アルミナ管(固体電解質) 7 α−アルミナ製絶縁リング 10 インサート材 10a Al合金(心材) 10b (高純度)Al−Si合金 103 陰極部材 105 陽極部材 107 α−アルミナ製絶縁リング 110 インサート材 203 陰極蓋 203A (陰極蓋203の)フランジ部分 205 陽極容器 205A (陽極容器205の)フランジ部分 206 β″アルミナ管(固体電解質) 207 α−アルミナ製絶縁リング 210 インサート材 210a Al合金(心材) 210b (高純度)Al−Si合金 1 Sodium 2 Safety Tube 3 Cathode Lid 3A (Cathode Lid 3) Flange Part 4 Sulfur 5 Anode Container 5A (Anode Container 5) Flange Part 6 β ″ Alumina Tube (Solid Electrolyte) 7 α-Alumina Insulation Ring 10 Insert Material 10a Al alloy (core material) 10b (high purity) Al-Si alloy 103 Cathode member 105 Anode member 107 α-alumina insulating ring 110 Insert material 203 Cathode cover 203A (cathode cover 203) flange portion 205 Anode container 205A (Anode container) 205) Flange portion 206 β ″ alumina tube (solid electrolyte) 207 α-alumina insulating ring 210 insert material 210a Al alloy (core material) 210b (high purity) Al—Si alloy

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 善美 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 三吉 忠彦 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 杉山 浩 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 坂口 繁 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Yoshimi Sato, 502 Jinritsucho, Tsuchiura City, Ibaraki Prefecture, Institute of Mechanical Research, Hiritsu Manufacturing Co., Ltd. Hitachi, Ltd., Hitachi Plant (72) Inventor, Hiroshi Sugiyama 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi, Ibaraki Hitachi Ltd., Hitachi, Ltd. (72) Inventor, Shigeru Sakaguchi, 3-chome, Sachimachi, Hitachi, Ibaraki No. 1 Hitachi Ltd. Hitachi factory

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 陰極蓋に導通するナトリウムと陽極容器
に収容された硫黄とを固体電解質により隔離したナトリ
ウム−硫黄電池を製作するに際して、α−アルミナ製の
絶縁リングの一方の面に前記陰極蓋を、前記α−アルミ
ナ製の絶縁リングの他方の面に前記陽極容器を配置する
と共に、前記陰極蓋および前記陽極容器のそれぞれと前
記α−アルミナ製の絶縁リングとの間をアルミニウム合
金よりなるインサート材を介して接合したナトリウム−
硫黄電池の製作方法において、 少なくとも前記α−アルミナ製の絶縁リングと前記陰極
蓋との間のインサート材として、アルミニウム及びシリ
コン以外の元素の含有量が0.001から2.4wt%
の範囲である高純度アルミニウム−シリコン合金を用
い、該高純度アルミニウム−シリコン合金の固相線以下
の温度に加熱しかつ20MPaから50MPaの範囲の
圧力をかけることにより前記α−アルミナ製絶縁リング
と前記陰極蓋とを加圧接合することを特徴とするナトリ
ウム−硫黄電池の製作方法。
1. When manufacturing a sodium-sulfur battery in which sodium conducted to a cathode cover and sulfur contained in an anode container are separated by a solid electrolyte, the cathode cover is provided on one surface of an α-alumina insulating ring. While disposing the anode container on the other surface of the α-alumina insulating ring, an insert made of an aluminum alloy is provided between each of the cathode lid and the anode container and the α-alumina insulating ring. Sodium bonded through the wood-
In the method for manufacturing a sulfur battery, the content of elements other than aluminum and silicon is 0.001 to 2.4 wt% as an insert material between at least the insulating ring made of α-alumina and the cathode lid.
And a high-purity aluminum-silicon alloy having a temperature range below the solidus line of the high-purity aluminum-silicon alloy and applying a pressure in the range of 20 MPa to 50 MPa to the α-alumina insulating ring. A method for manufacturing a sodium-sulfur battery, which comprises press-bonding the cathode lid.
【請求項2】 陰極蓋に導通するナトリウムと陽極容器
に収容された硫黄とを固体電解質により隔離したナトリ
ウム−硫黄電池を製作するに際して、α−アルミナ製の
絶縁リングの一方の面に前記陰極蓋を、前記α−アルミ
ナ製の絶縁リングの他方の面に前記陽極容器を配置する
と共に、前記陰極蓋および前記陽極容器のそれぞれと前
記α−アルミナ製の絶縁リングとの間をアルミニウム合
金よりなるインサート材を介して接合したナトリウム−
硫黄電池の製作方法において、 少なくとも前記α−アルミナ製の絶縁リングと前記陰極
蓋との間のインサート材として、アルミニウム及びシリ
コン以外の元素の含有量が0.001から2.4wt%
の範囲である高純度アルミニウム−シリコン合金を用
い、該高純度アルミニウム−シリコン合金の固相線以上
かつ液相線以下の範囲の温度に加熱しかつ10MPaか
ら20MPaの範囲の圧力をかけることにより前記α−
アルミナ製絶縁リングと前記陰極蓋とを加圧接合するこ
とを特徴とするナトリウム−硫黄電池の製作方法。
2. When manufacturing a sodium-sulfur battery in which sodium conducted to a cathode lid and sulfur contained in an anode container are separated by a solid electrolyte, the cathode lid is formed on one surface of an α-alumina insulating ring. While disposing the anode container on the other surface of the α-alumina insulating ring, an insert made of an aluminum alloy is provided between each of the cathode lid and the anode container and the α-alumina insulating ring. Sodium bonded through the wood-
In the method for manufacturing a sulfur battery, the content of elements other than aluminum and silicon is 0.001 to 2.4 wt% as an insert material between at least the insulating ring made of α-alumina and the cathode lid.
By using a high-purity aluminum-silicon alloy having a temperature range of 10 MPa to 20 MPa and applying a pressure in the range of 10 MPa to 20 MPa to the solidus line and the liquidus line of the high-purity aluminum-silicon alloy. α-
A method of manufacturing a sodium-sulfur battery, comprising press-bonding an alumina insulating ring and the cathode lid.
【請求項3】 少なくとも前記α−アルミナ製の絶縁リ
ングと前記陰極蓋との間の前記インサート材として、ア
ルミニウム合金からなる心材の両面を、アルミニウム及
びシリコン以外の元素の総含有量が0.001から2.
4wt%の範囲である前記高純度アルミニウム−シリコ
ン合金の表皮材で挟んだ3層構造のものを使用すること
を特徴とする請求項1または2記載のナトリウム−硫黄
電池の製作方法。
3. A core material made of an aluminum alloy is used as the insert material between at least the insulating ring made of α-alumina and the cathode lid so that the total content of elements other than aluminum and silicon is 0.001. To 2.
3. The method of manufacturing a sodium-sulfur battery according to claim 1, wherein a three-layer structure sandwiched between skin materials of the high-purity aluminum-silicon alloy in the range of 4 wt% is used.
【請求項4】 少なくとも前記α−アルミナ製の絶縁リ
ングと前記陰極蓋との間の前記インサート材として、該
α−アルミナ製の絶縁リング側にアルミニウム及びシリ
コン以外の元素の総含有量が0.001から2.4wt
%の範囲である前記高純度アルミニウム−シリコン合金
が位置し、前記陰極蓋側にアルミニウム合金が位置した
2層構造のものを使用することを特徴とする請求項1ま
たは2記載のナトリウム−硫黄電池の製作方法。
4. As the insert material between at least the insulating ring made of α-alumina and the cathode lid, the total content of elements other than aluminum and silicon is 0. 001 to 2.4 wt
%. The sodium-sulfur battery according to claim 1 or 2, wherein the high-purity aluminum-silicon alloy in the range of 1% is used and a two-layer structure in which the aluminum alloy is positioned on the cathode lid side is used. How to make.
【請求項5】 前記α−アルミナ製の絶縁リングとし
て、純度が99.5wt%以上のα−アルミナを用いる
ことを特徴とする請求項1または2記載のナトリウム−
硫黄電池製作方法。
5. The sodium ring according to claim 1, wherein the insulating ring made of α-alumina is α-alumina having a purity of 99.5 wt% or more.
Sulfur battery manufacturing method.
【請求項6】 陰極蓋に導通するナトリウムと陽極容器
に収容された硫黄とを固体電解質により隔離したナトリ
ウム−硫黄電池を製作するに際して、α−アルミナ製の
絶縁リングの一方の面に前記陰極蓋および前記陽極容器
を離間して配置すると共に、前記陰極蓋および前記陽極
容器のそれぞれと前記α−アルミナ製の絶縁リングとの
間をアルミニウム合金よりなるインサート材を介して接
合したナトリウム−硫黄電池の製作方法において、 少なくとも前記α−アルミナ製の絶縁リングと前記陰極
蓋との間のインサート材として、アルミニウム及びシリ
コン以外の元素の含有量が0.001から2.4wt%
の範囲である高純度アルミニウム−シリコン合金を用
い、該高純度アルミニウム−シリコン合金の固相線以下
の温度に加熱しかつ20MPaから50MPaの範囲の
圧力をかけることにより前記α−アルミナ製絶縁リング
と前記陰極蓋とを加圧接合することを特徴とするナトリ
ウム−硫黄電池の製作方法。
6. When manufacturing a sodium-sulfur battery in which sodium conducted to a cathode lid and sulfur contained in an anode container are separated by a solid electrolyte, the cathode lid is formed on one surface of an α-alumina insulating ring. And a sodium-sulfur battery in which the anode container is arranged apart from each other, and each of the cathode lid and the anode container and the insulating ring made of α-alumina are joined via an insert material made of an aluminum alloy. In the manufacturing method, the content of elements other than aluminum and silicon is 0.001 to 2.4 wt% as an insert material between at least the insulating ring made of α-alumina and the cathode lid.
And a high-purity aluminum-silicon alloy having a temperature range below the solidus line of the high-purity aluminum-silicon alloy and applying a pressure in the range of 20 MPa to 50 MPa to the α-alumina insulating ring. A method for manufacturing a sodium-sulfur battery, which comprises press-bonding the cathode lid.
【請求項7】 陰極蓋に導通するナトリウムと陽極容器
に収容された硫黄とを固体電解質により隔離したナトリ
ウム−硫黄電池を製作するに際して、α−アルミナ製の
絶縁リングの一方の面に前記陰極蓋および前記陽極容器
を離間して配置すると共に、前記陰極蓋および前記陽極
容器のそれぞれと前記α−アルミナ製の絶縁リングとの
間をアルミニウム合金よりなるインサート材を介して接
合したナトリウム−硫黄電池の製作方法において、 少なくとも前記α−アルミナ製の絶縁リングと前記陰極
蓋との間のインサート材として、アルミニウム及びシリ
コン以外の元素の含有量が0.001から2.4wt%
の範囲である高純度アルミニウム−シリコン合金を用
い、該高純度アルミニウム−シリコン合金の固相線以上
かつ液相線以下の範囲の温度に加熱しかつ10MPaか
ら20MPaの範囲の圧力をかけることにより前記α−
アルミナ製絶縁リングと前記陰極蓋とを加圧接合するこ
とを特徴とするナトリウム−硫黄電池の製作方法。
7. When manufacturing a sodium-sulfur battery in which sodium conducted to the cathode lid and sulfur contained in the anode container are separated by a solid electrolyte, the cathode lid is formed on one surface of an α-alumina insulating ring. And a sodium-sulfur battery in which the anode container is arranged apart from each other, and each of the cathode lid and the anode container and the insulating ring made of α-alumina are joined via an insert material made of an aluminum alloy. In the manufacturing method, the content of elements other than aluminum and silicon is 0.001 to 2.4 wt% as an insert material between at least the insulating ring made of α-alumina and the cathode lid.
By using a high-purity aluminum-silicon alloy having a temperature range of 10 MPa to 20 MPa and applying a pressure in the range of 10 MPa to 20 MPa to the solidus line and the liquidus line of the high-purity aluminum-silicon alloy. α-
A method of manufacturing a sodium-sulfur battery, comprising press-bonding an alumina insulating ring and the cathode lid.
【請求項8】 陰極蓋に導通するナトリウムと陽極容器
に収容された硫黄とを固体電解質により隔離したナトリ
ウム−硫黄電池であって、α−アルミナ製の絶縁リング
の一方の面に前記陰極蓋を、前記α−アルミナ製の絶縁
リングの他方の面に前記陽極容器を配置すると共に、前
記陰極蓋および前記陽極容器のそれぞれと前記α−アル
ミナ製の絶縁リングとの間をアルミニウム合金よりなる
インサート材を介して接合したナトリウム−硫黄電池に
おいて、 310℃以上の運転温度域でt時間保持して充放電を繰
り返し、かつその充放電途中に室温まで冷却し再度前記
運転温度域まで加熱するサイクルをC回繰り返す電池運
転条件のもとで、前記α−アルミナ製の絶縁リングと前
記陰極蓋側の前記インサート材との接合界面におけるナ
トリウムによる平均腐食量が、0.00126×t1/2
+0.005×C(mm)以下の値で表されることを特
徴とするナトリウム−硫黄電池。
8. A sodium-sulfur battery in which sodium conducted to a cathode cover and sulfur contained in an anode container are separated by a solid electrolyte, wherein the cathode cover is provided on one surface of an insulating ring made of α-alumina. An insert material formed of an aluminum alloy between the cathode lid and the anode container and the insulating ring made of α-alumina while the anode container is arranged on the other surface of the α-alumina insulating ring. In a sodium-sulfur battery joined via a battery, a cycle of maintaining the operating temperature range of 310 ° C. or higher for t hours to repeat charging / discharging, cooling to room temperature during the charging / discharging, and heating again to the operating temperature range is performed. Under repeated battery operation conditions, the sodium at the joint interface between the α-alumina insulating ring and the insert material on the cathode lid side was used. Average corrosion amount is 0.00126 × t 1/2
A sodium-sulfur battery represented by a value of + 0.005 × C (mm) or less.
【請求項9】 陰極蓋に導通するナトリウムと陽極容器
に収容された硫黄とを固体電解質により隔離したナトリ
ウム−硫黄電池であって、α−アルミナ製の絶縁リング
の一方の面に前記陰極蓋を、前記α−アルミナ製の絶縁
リングの他方の面に前記陽極容器を配置すると共に、前
記陰極蓋および前記陽極容器のそれぞれと前記α−アル
ミナ製の絶縁リングとの間をアルミニウム合金よりなる
インサート材を介して接合したナトリウム−硫黄電池に
おいて、 少なくとも前記α−アルミナ製の絶縁リングと前記陰極
蓋との間のインサート材は、該α−アルミナ製の絶縁リ
ングとの接合界面にアルミニウム及びシリコン以外の元
素の含有量が0.001から2.4wt%の範囲である
高純度アルミニウム−シリコン合金を有することを特徴
とするナトリウム−硫黄電池。
9. A sodium-sulfur battery in which sodium conducted to a cathode cover and sulfur contained in an anode container are separated by a solid electrolyte, wherein the cathode cover is provided on one surface of an α-alumina insulating ring. An insert material formed of an aluminum alloy between the cathode lid and the anode container and the insulating ring made of α-alumina while the anode container is arranged on the other surface of the α-alumina insulating ring. In the sodium-sulfur battery bonded via, the insert material between at least the insulating ring made of α-alumina and the cathode lid is made of materials other than aluminum and silicon at the bonding interface with the insulating ring made of α-alumina. Natri having a high-purity aluminum-silicon alloy having an element content in the range of 0.001 to 2.4 wt%. Beam - sulfur battery.
【請求項10】 前記α−アルミナ製の絶縁リングは、
純度が99.5wt%以上のα−アルミナであることを
特徴とする請求項8または9記載のナトリウム−硫黄電
池。
10. The α-alumina insulating ring comprises:
The sodium-sulfur battery according to claim 8 or 9, which is α-alumina having a purity of 99.5 wt% or more.
JP7204840A 1995-08-10 1995-08-10 Sodium-sulfur battery and manufacture thereof Pending JPH0955222A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006294567A (en) * 2005-04-14 2006-10-26 Toyota Motor Corp Electric storage device and its manufacturing device
CN114223082A (en) * 2019-06-18 2022-03-22 麻省理工学院 Electrochemical material comprising a solid phase and a liquid phase

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