JPS60119085A - 電気化学的蓄電セル - Google Patents
電気化学的蓄電セルInfo
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- JPS60119085A JPS60119085A JP59234232A JP23423284A JPS60119085A JP S60119085 A JPS60119085 A JP S60119085A JP 59234232 A JP59234232 A JP 59234232A JP 23423284 A JP23423284 A JP 23423284A JP S60119085 A JPS60119085 A JP S60119085A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
- H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
- H01M10/3909—Sodium-sulfur cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、アルカリイオン伝導性の固体電解質によっ
て互に隔離されており且つ少なくとも部分的に金属製ハ
ウジングによって囲まれているアノード室およびカソー
ド室を有し、その際セラミック製の構造要素が熱圧縮に
よって金属製構造要素と結合されているような、アルカ
リ金属とカルコゲンとに基づく電気化学的蓄電セルに関
する。
て互に隔離されており且つ少なくとも部分的に金属製ハ
ウジングによって囲まれているアノード室およびカソー
ド室を有し、その際セラミック製の構造要素が熱圧縮に
よって金属製構造要素と結合されているような、アルカ
リ金属とカルコゲンとに基づく電気化学的蓄電セルに関
する。
このような電気化学的蓄電セルは電気走行乗シ物のエネ
ルギー源として用いられる高温蓄電池に益々多く利用さ
れるようになっている。
ルギー源として用いられる高温蓄電池に益々多く利用さ
れるようになっている。
各反応剤室が固体電解質によって互に隔離されているよ
うなアルカリ金属とカルコダンとに基づく、再充電可能
な電気化学的蓄電セルは高温蓄電池の構成に非常によく
適合している。種種の蓄電セルに用いられる、例えばβ
−酸化アルミニウムで作られた固体電解質は、これを通
過して動くことのできるイオンの部分室導度が非常に高
くて且つ電子による部分室導度が10、の数乗倍も小さ
いと言うことによって優れている。
うなアルカリ金属とカルコダンとに基づく、再充電可能
な電気化学的蓄電セルは高温蓄電池の構成に非常によく
適合している。種種の蓄電セルに用いられる、例えばβ
−酸化アルミニウムで作られた固体電解質は、これを通
過して動くことのできるイオンの部分室導度が非常に高
くて且つ電子による部分室導度が10、の数乗倍も小さ
いと言うことによって優れている。
このような固体電解質を電気化学的蓄電セルの構成に用
いることによって、電子伝導度を無視することができる
ために実際上自己放電は全く起らず、そして各反応物質
も中性粒子としてその固体電解質を通して到達すること
はできないと言うことが達成される。このような蓄電セ
ルの一つの利点は、充電に際して電気化学的な副反応が
全く進行しないと言うことである。その理由はまた、一
種類のイオンのみしか固体電解質を通して到達できない
と言うことに帰せられる。従ってこのような蓄電セルの
電流収率はIデぼ1ooq6である。
いることによって、電子伝導度を無視することができる
ために実際上自己放電は全く起らず、そして各反応物質
も中性粒子としてその固体電解質を通して到達すること
はできないと言うことが達成される。このような蓄電セ
ルの一つの利点は、充電に際して電気化学的な副反応が
全く進行しないと言うことである。その理由はまた、一
種類のイオンのみしか固体電解質を通して到達できない
と言うことに帰せられる。従ってこのような蓄電セルの
電流収率はIデぼ1ooq6である。
このような蓄電セルにおいてはセラミック材料よシなる
構造要素と金属材料よりなる構造要素とが互に結合して
いる部分において若干の問題を生ずるに過ぎない。これ
は中でも固体電解質と結合されている絶縁リングがその
蓄電セルのハウジングと直接に、またはもう一つの金属
製構造要素を介して結合されているようなセル密閉部に
おいて現われる。
構造要素と金属材料よりなる構造要素とが互に結合して
いる部分において若干の問題を生ずるに過ぎない。これ
は中でも固体電解質と結合されている絶縁リングがその
蓄電セルのハウジングと直接に、またはもう一つの金属
製構造要素を介して結合されているようなセル密閉部に
おいて現われる。
ドイツ特許出願公開第3033438号公報から、互に
結合されるべき金属製構造要素とセラミック製構造要素
とが熱圧縮方法 (Thermokompresslons −verf
ahren )によって互に結合されているような電気
化学的蓄電セルが公知である。例えば環状ディスクとし
て構成されている平らな幾つかのアルミニウム部材がそ
の互に結合されるべき側構造要素の間に配置されて接着
媒介物として用いられる。この熱圧縮方法においてはそ
れら互に結合されるべき構造要素が塑性変形的に材料流
れを生ずるアルミニウムによって圧力と熱との影響のも
とに互に接合きれるので、少なくとも50%以上のアル
ミニウムの変形が生ずるように作業する必要がある。
結合されるべき金属製構造要素とセラミック製構造要素
とが熱圧縮方法 (Thermokompresslons −verf
ahren )によって互に結合されているような電気
化学的蓄電セルが公知である。例えば環状ディスクとし
て構成されている平らな幾つかのアルミニウム部材がそ
の互に結合されるべき側構造要素の間に配置されて接着
媒介物として用いられる。この熱圧縮方法においてはそ
れら互に結合されるべき構造要素が塑性変形的に材料流
れを生ずるアルミニウムによって圧力と熱との影響のも
とに互に接合きれるので、少なくとも50%以上のアル
ミニウムの変形が生ずるように作業する必要がある。
この蓄電セルの製造に用いられる各構造要素は好ましく
は鋼または特殊鋼で作られているのがよい。上記のよう
な各種材料で作られている蓄電セルの各構造要素は極め
て容易に腐食する傾向を示し、これは蓄電セルの寿命を
大きく低下させるものである。中でも腐食しfc構造要
素によってその蓄電セルの密封性が大きく低下し、従っ
てこの蓄電セルの外部に対する密封、特にその各反応剤
室の密封が比較的短時間の後にもはや保証されなくなる
。
は鋼または特殊鋼で作られているのがよい。上記のよう
な各種材料で作られている蓄電セルの各構造要素は極め
て容易に腐食する傾向を示し、これは蓄電セルの寿命を
大きく低下させるものである。中でも腐食しfc構造要
素によってその蓄電セルの密封性が大きく低下し、従っ
てこの蓄電セルの外部に対する密封、特にその各反応剤
室の密封が比較的短時間の後にもはや保証されなくなる
。
従って本発明の目的は、蓄電セルの密封、中でもこの密
封部の金属製構造要素とセラミック製構造要素との結合
を改善してその金属製構造要素の腐食を除き、そしてそ
の蓄電セルが運転の間に生ずる種々の機械的負荷に対し
ても耐えることができるようにすることである。
封部の金属製構造要素とセラミック製構造要素との結合
を改善してその金属製構造要素の腐食を除き、そしてそ
の蓄電セルが運転の間に生ずる種々の機械的負荷に対し
ても耐えることができるようにすることである。
上記の目的は本発明によれば、そのセラミック製構造要
素と熱圧縮によって結合される金属製構造要素が少なく
ともその接合部分において極めて薄肉に形成されており
且つ金属または非金属材料よりなる補強要素によって少
なくとも部分的に支持されているようにすることによっ
て達成される。
素と熱圧縮によって結合される金属製構造要素が少なく
ともその接合部分において極めて薄肉に形成されており
且つ金属または非金属材料よりなる補強要素によって少
なくとも部分的に支持されているようにすることによっ
て達成される。
本発明によれば、そのセラミック製構造要素と結合され
るべき金属製構造要素は純アルミニウムでできている。
るべき金属製構造要素は純アルミニウムでできている。
各補強要素は拡散硬化されたアルミニウムか、またはα
−酸化アルミニウムかで作られている。金属製およびセ
ラミック製の各構造要素が半径方向の熱圧縮によって互
に結合される場合は、片側にスリットを設けたリングと
して構成されている幾つかの補強要素が用いられる。半
径方向の熱圧縮のためにはそれぞれの補強要素として上
述の材料よシなる多数の個別部材を使用することも可能
である。セラミック製構造要素と金属製構造要素とを軸
方向の熱圧縮によって結合する場合には、好ましくは拡
散硬化されたアルミニウムか、またはα−酸化アルミニ
ウムよりなる穿孔ディスクを用いるのがよい。本発明に
よれば、各補強要素は純アルミニウムでできたそれぞれ
の構造要素と、約600℃において高い圧力の作用のも
とに結合される。同時に、アルミニウムよりなる各金属
製構造要素がセラミック製の各構造要素と接合される。
−酸化アルミニウムかで作られている。金属製およびセ
ラミック製の各構造要素が半径方向の熱圧縮によって互
に結合される場合は、片側にスリットを設けたリングと
して構成されている幾つかの補強要素が用いられる。半
径方向の熱圧縮のためにはそれぞれの補強要素として上
述の材料よシなる多数の個別部材を使用することも可能
である。セラミック製構造要素と金属製構造要素とを軸
方向の熱圧縮によって結合する場合には、好ましくは拡
散硬化されたアルミニウムか、またはα−酸化アルミニ
ウムよりなる穿孔ディスクを用いるのがよい。本発明に
よれば、各補強要素は純アルミニウムでできたそれぞれ
の構造要素と、約600℃において高い圧力の作用のも
とに結合される。同時に、アルミニウムよりなる各金属
製構造要素がセラミック製の各構造要素と接合される。
アルミニウムよりなる各金属製構造要素はその接合部分
において0.1ないし0.3 tanの肉厚しか有して
いない。熱圧縮操作の間にそれら金属製構造要素、中で
もアルミニウムよりなる構造要素は塑性変形を受ける。
において0.1ないし0.3 tanの肉厚しか有して
いない。熱圧縮操作の間にそれら金属製構造要素、中で
もアルミニウムよりなる構造要素は塑性変形を受ける。
それら構造要素のアルミニウムは熱圧縮の間に各セラミ
ック製構造要素、中でも固体電解質のためのα−酸化ア
ルミニウムよシなる絶縁リングと化学的な結合によって
結合される。同時にこのものは上記拡散硬化されたアル
ミニウムでできている各補強要素と直接溶接される。こ
れらの構造要素がアルミニウムでできているので製造時
間が短縮される。何故なら、鋼や特殊鋼でできた金属製
構造要素を用いる場合のように拡散層を生じさせる必要
がないからである。α−酸化アルミニウムでできた各補
強要素を用いる場合には、それらが非常に高い耐熱性を
有しているために熱圧縮の作用によっても変形は全く生
じない。
ック製構造要素、中でも固体電解質のためのα−酸化ア
ルミニウムよシなる絶縁リングと化学的な結合によって
結合される。同時にこのものは上記拡散硬化されたアル
ミニウムでできている各補強要素と直接溶接される。こ
れらの構造要素がアルミニウムでできているので製造時
間が短縮される。何故なら、鋼や特殊鋼でできた金属製
構造要素を用いる場合のように拡散層を生じさせる必要
がないからである。α−酸化アルミニウムでできた各補
強要素を用いる場合には、それらが非常に高い耐熱性を
有しているために熱圧縮の作用によっても変形は全く生
じない。
拡散硬化されたアルミニウムよシなる各補強要素とは異
って、α−酸化アルミニウムよシなる各補強要素はよシ
大きな肉厚を有する必要がある。これら補強要素は好ま
しくは1ないし4mmの肉厚を必要とする。これによっ
てこれらの補強要素は拡散硬化アルミニウムよシなる補
強要素よシも重くて嵩ぼる。しかし、々がらこれらを用
いたときに金属製の各構造要素の補強に関して等しい効
果が達成され、従って必要の場合、中でも拡散硬化アル
ミニウムよす々る補強要素の使用が不可能であるような
ときに、α−酸化アルミニウムよシなる各補強要素の使
用によって同様に良好な結合を達成することができる。
って、α−酸化アルミニウムよシなる各補強要素はよシ
大きな肉厚を有する必要がある。これら補強要素は好ま
しくは1ないし4mmの肉厚を必要とする。これによっ
てこれらの補強要素は拡散硬化アルミニウムよシなる補
強要素よシも重くて嵩ぼる。しかし、々がらこれらを用
いたときに金属製の各構造要素の補強に関して等しい効
果が達成され、従って必要の場合、中でも拡散硬化アル
ミニウムよす々る補強要素の使用が不可能であるような
ときに、α−酸化アルミニウムよシなる各補強要素の使
用によって同様に良好な結合を達成することができる。
同じ金属製構造要素のよシ薄い肉厚を有する部分とよシ
厚い肉厚を有して補強されていない部分との間の連続的
な移行を得るために、その薄肉部は縁部、中でも接合帯
域の境界部分において傾斜状に形成されている。補強要
素も、上記の場所で、同様に傾斜状に成形されている。
厚い肉厚を有して補強されていない部分との間の連続的
な移行を得るために、その薄肉部は縁部、中でも接合帯
域の境界部分において傾斜状に形成されている。補強要
素も、上記の場所で、同様に傾斜状に成形されている。
これによって各アルミニウム製構造要素の変形された部
分は次第に厚くなるけれども、この移行部においてなお
補強要素によって支持されると言うことが達成される。
分は次第に厚くなるけれども、この移行部においてなお
補強要素によって支持されると言うことが達成される。
以下に本発明を添付の図面によって説明する。
なお、その他の本発明の諸特徴は特許請求の範囲の各従
属請求項にあげた通シである。
属請求項にあげた通シである。
第1画に示す電気化学的蓄電セル1は本質的に金属製ハ
ウジング2と固体電解質3とによって構成される。金属
製ハウジング2はアルミニウムでできており、そして補
形に形成されている0この金属製ハウジング2の内部に
は同様に補形の固体電解質3が設けられている。このも
のはβ−酸化アルミニウムでできている。このものの寸
法はその外表面とハウジング2の内表面との間に−巡り
する一つ続きの中間空間4が形成されるように選ばれて
おり、この中間空間が反応剤室、中でもカソード室とし
て用いられる。このものは硫黄を含浸させたグラファイ
ト(図示されていない)によりて完全に満されている。
ウジング2と固体電解質3とによって構成される。金属
製ハウジング2はアルミニウムでできており、そして補
形に形成されている0この金属製ハウジング2の内部に
は同様に補形の固体電解質3が設けられている。このも
のはβ−酸化アルミニウムでできている。このものの寸
法はその外表面とハウジング2の内表面との間に−巡り
する一つ続きの中間空間4が形成されるように選ばれて
おり、この中間空間が反応剤室、中でもカソード室とし
て用いられる。このものは硫黄を含浸させたグラファイ
ト(図示されていない)によりて完全に満されている。
固体電解質3の内側空間は第2の反応剤室、中でもアノ
ード室として用いられ、これはナトリウムで満されてい
る。上方の開放端においてこの固体電解質3は絶縁リン
グ6と結合されておシ、このリングはα−酸化アルミニ
ウムでできている。この絶縁リング6はガラスはんだ(
図示されていない)を用いて固体電解質3と結合されて
いる。この絶縁リング6はこれが外方に突出するフラン
ジを形成するように固体電解質3と結合され且つ形成さ
れている。この固体電解質3を蓄電セルの内部で保持す
るように上記絶縁リング6は前記金属製ハウジングと間
接的に結合される。このためにこの絶縁リング6の上記
カソード室4の方を向いている下面およびこのものの側
部表面は補形のケース7で囲まれており、このものの底
面から、固体電解質3の上方部分が上向きに突出してい
る。補形ケース7は拡散硬化されたアルミニウムででき
ている。このものはカソード室4の方を向いているその
底部が非常に薄肉に作られている。このケース7の側面
部は絶縁リング6とハウジング2との間に残留する空間
がそれによって完全に満たされるよう々寸法に形成され
ている。このケース7の下側、中でもその底部の外面上
に補強部材8が設けられている。ここに示した実施態様
の場合にはこの補強要素8は環状ディスクの形を有して
おシ、そして拡散硬化されたアルミニウムでできている
。このケース7の各寸法は、このものの上向きの縁部が
金属製ハウジング2の上縁と一緒に終端するように選ば
れてイル。コノケース7は金属製ハウジング2と溶接結
合されている。固体電解質3の上にナトリウムのための
貯蔵容器9が載っておシ、このものの底部が固体電解質
3の内側空間を閉じている。図示されていない幾つかの
開口を介してこの貯蔵容器9は上記内側空間、中でもア
ノード室5と結合されている。
ード室として用いられ、これはナトリウムで満されてい
る。上方の開放端においてこの固体電解質3は絶縁リン
グ6と結合されておシ、このリングはα−酸化アルミニ
ウムでできている。この絶縁リング6はガラスはんだ(
図示されていない)を用いて固体電解質3と結合されて
いる。この絶縁リング6はこれが外方に突出するフラン
ジを形成するように固体電解質3と結合され且つ形成さ
れている。この固体電解質3を蓄電セルの内部で保持す
るように上記絶縁リング6は前記金属製ハウジングと間
接的に結合される。このためにこの絶縁リング6の上記
カソード室4の方を向いている下面およびこのものの側
部表面は補形のケース7で囲まれており、このものの底
面から、固体電解質3の上方部分が上向きに突出してい
る。補形ケース7は拡散硬化されたアルミニウムででき
ている。このものはカソード室4の方を向いているその
底部が非常に薄肉に作られている。このケース7の側面
部は絶縁リング6とハウジング2との間に残留する空間
がそれによって完全に満たされるよう々寸法に形成され
ている。このケース7の下側、中でもその底部の外面上
に補強部材8が設けられている。ここに示した実施態様
の場合にはこの補強要素8は環状ディスクの形を有して
おシ、そして拡散硬化されたアルミニウムでできている
。このケース7の各寸法は、このものの上向きの縁部が
金属製ハウジング2の上縁と一緒に終端するように選ば
れてイル。コノケース7は金属製ハウジング2と溶接結
合されている。固体電解質3の上にナトリウムのための
貯蔵容器9が載っておシ、このものの底部が固体電解質
3の内側空間を閉じている。図示されていない幾つかの
開口を介してこの貯蔵容器9は上記内側空間、中でもア
ノード室5と結合されている。
貯蔵容器9は外向きに突出するフランジ9Fを備えてお
シ、このフランジも貯蔵容器9と同様に純アルミニウム
でできている。フランジ9Fは非常に薄肉に形成されて
いて、これが絶縁リング6の上面の上に支持され得るよ
うに設けられている。フランジ9Fの上に環状ディスク
の形のもう一つの補強要素8が配置されている。フラン
ジ9Fの肉厚はフランジ9Fが貯蔵容器9と結合されて
いる部分において次第に厚くなっている。環状ディスク
8はこの部分においてフランジ9Fの上記次第に厚くな
って行く部分も補強要素8によって支持されるように傾
斜して形成されている。
シ、このフランジも貯蔵容器9と同様に純アルミニウム
でできている。フランジ9Fは非常に薄肉に形成されて
いて、これが絶縁リング6の上面の上に支持され得るよ
うに設けられている。フランジ9Fの上に環状ディスク
の形のもう一つの補強要素8が配置されている。フラン
ジ9Fの肉厚はフランジ9Fが貯蔵容器9と結合されて
いる部分において次第に厚くなっている。環状ディスク
8はこの部分においてフランジ9Fの上記次第に厚くな
って行く部分も補強要素8によって支持されるように傾
斜して形成されている。
この蓄電セル1は閉じ板10によって上向き方向に閉じ
られておp、この閉じ板は金属製ハウジング2および貯
蔵容器9の各上端縁の上に載って−てこれらと固く結合
され、それによシこの蓄電セルが外部に対して緊密に密
閉されるようになっている。固体電解質3の内側空間中
にロッドの形のアノード集電部材11が突出している。
られておp、この閉じ板は金属製ハウジング2および貯
蔵容器9の各上端縁の上に載って−てこれらと固く結合
され、それによシこの蓄電セルが外部に対して緊密に密
閉されるようになっている。固体電解質3の内側空間中
にロッドの形のアノード集電部材11が突出している。
とのロッドは蓄電セル1の貯蔵容器9と閉じ板10とを
貫通し、そしてこの閉じ板10から外方へ数置程度突出
している。
貫通し、そしてこの閉じ板10から外方へ数置程度突出
している。
本発明によればこの蓄電セルの各セラミック製構造要素
と金属製構造要素とは熱圧縮により・、て互に結合され
る。その絶縁リングと前記補形ケース7および貯蔵容器
9のフランジ9Fとの結合ならびに補強要素80ケース
7またはフランジ9Fとの同時的な結合が第2図に示さ
れている。第2図は特に、第1図においてハウジング2
の内部に示されている貯蔵容器9の載せられた固体電解
質3を示している。固体電解質とガラスはんだ(図示さ
れていない)によって結合されている絶縁リング6は上
述のように補形のケース7によって囲まれている。貯蔵
容器9のフランジ9Fは絶縁リング6の上に載っている
。ケース7の下面に補強要素8が接しておシ、一方第2
の補強要素は7ランー)9Fの上に載っている。この蓄
電セルの製作に当っては先づここに図示されている各構
造要素を熱圧縮によって結合する。このためにはプレス
ラム30が用いられる。このようなプレスラムはフラン
ジ9Fの上に載っている補強要素8の上方に設けられて
いる。第2図に見られるように、もう一つのプレスラム
が配置されていてこれが、ケース7の下面に接している
第2の補強要素8を押圧することができるようになって
いる。これらプレスラム30は非常に大きな力で且つ約
600℃の温度において各補強要素8を押圧する。これ
によって絶縁リング6とケース7並びにフラン−)9F
との間の密接な結合が達成さKる。同時に、両補強要素
8とそれぞれケース7およびフランジ9Fとが同様に堅
牢に結合される。このようにして絶縁リング6がケース
7および貯蔵容器9と結合されてしまった後で固体電解
質3がこれらの構造要素と共に金属製ハウジング2の中
に挿入される。次いでケース7の上縁が金属製ハウジン
グ2の上級と溶接される。カソード室鉱固体電解質3を
挿着するに先立ってグラファイトおよび硫黄で充填され
る。この蓄電セルノの閉じ板10による密閉はアノード
室および貯蔵容器9をす) IJウムで充填した後に行
なわれる。
と金属製構造要素とは熱圧縮により・、て互に結合され
る。その絶縁リングと前記補形ケース7および貯蔵容器
9のフランジ9Fとの結合ならびに補強要素80ケース
7またはフランジ9Fとの同時的な結合が第2図に示さ
れている。第2図は特に、第1図においてハウジング2
の内部に示されている貯蔵容器9の載せられた固体電解
質3を示している。固体電解質とガラスはんだ(図示さ
れていない)によって結合されている絶縁リング6は上
述のように補形のケース7によって囲まれている。貯蔵
容器9のフランジ9Fは絶縁リング6の上に載っている
。ケース7の下面に補強要素8が接しておシ、一方第2
の補強要素は7ランー)9Fの上に載っている。この蓄
電セルの製作に当っては先づここに図示されている各構
造要素を熱圧縮によって結合する。このためにはプレス
ラム30が用いられる。このようなプレスラムはフラン
ジ9Fの上に載っている補強要素8の上方に設けられて
いる。第2図に見られるように、もう一つのプレスラム
が配置されていてこれが、ケース7の下面に接している
第2の補強要素8を押圧することができるようになって
いる。これらプレスラム30は非常に大きな力で且つ約
600℃の温度において各補強要素8を押圧する。これ
によって絶縁リング6とケース7並びにフラン−)9F
との間の密接な結合が達成さKる。同時に、両補強要素
8とそれぞれケース7およびフランジ9Fとが同様に堅
牢に結合される。このようにして絶縁リング6がケース
7および貯蔵容器9と結合されてしまった後で固体電解
質3がこれらの構造要素と共に金属製ハウジング2の中
に挿入される。次いでケース7の上縁が金属製ハウジン
グ2の上級と溶接される。カソード室鉱固体電解質3を
挿着するに先立ってグラファイトおよび硫黄で充填され
る。この蓄電セルノの閉じ板10による密閉はアノード
室および貯蔵容器9をす) IJウムで充填した後に行
なわれる。
第3図に示した例においては蓄電セル1は同様に、この
セルを外部に対して限定している金属製ハウジング2を
備えている。この金属製ハウジング2は補形に形成され
ておシ、そしてアルミニウムで作られている。金属製ハ
ウジング2の内側には同様にβ−酸化アルミニウムより
なる固体電解質3が設けられている。このものの各寸法
は、第1図において説明した固体電解質3と同様な大き
さに選ばれている。この固体電解質3の上側開放端に絶
縁リング6がガラスはんだ付けされている。絶縁リング
6は、この蓄電セルの金属製ハウジング2と直接結合し
ている外向きに突出するフランジを形成するよりに構成
されている。本発明によればこの絶縁リング6は熱圧縮
方法を利用して金属製ハウジング2と結合される。金属
製ハウジング2は従って絶縁リング60部分において特
別に構成されている。金属製ハウジング2の肉厚はこの
部分において約半分に減少している。第3図に示した実
施例の場合にはこれは、金属製ハウジング2の外面上に
U字形の陥凹部13が設けられていることによって達成
される。このU字形陥凹部の幅は絶縁リング6の高さに
合致するようになっている。このU字型陥凹部の両側部
限定面は、そのU字形陥凹部が外方へ向って拡大するよ
うに傾斜状に形成されている。このU字形陥凹部の中に
リングとして形成された2つの補強要素8が挿入されて
いる。これら環状の補強要素8の内直径はこのU字形陥
凹部13の部分における金属製ハウジング2の外直径に
合致している。これら両環状補強要素はU字形陥凹部1
3のはぼ中央部分において数置の幅の間隙によって互に
分離されている。このU字形陥凹部13の側部限定面の
部分において各環状補強要素8は同様に、それらがU字
形陥凹部13の各側部限定面に接するように斜めに切落
されている。それら両補強要素8の厚さは、それらをそ
れぞれ外向きに限定している各限定面が金属製ハウジン
グ2の側部外表面と同一平面内にあるように選ばれてい
る。
セルを外部に対して限定している金属製ハウジング2を
備えている。この金属製ハウジング2は補形に形成され
ておシ、そしてアルミニウムで作られている。金属製ハ
ウジング2の内側には同様にβ−酸化アルミニウムより
なる固体電解質3が設けられている。このものの各寸法
は、第1図において説明した固体電解質3と同様な大き
さに選ばれている。この固体電解質3の上側開放端に絶
縁リング6がガラスはんだ付けされている。絶縁リング
6は、この蓄電セルの金属製ハウジング2と直接結合し
ている外向きに突出するフランジを形成するよりに構成
されている。本発明によればこの絶縁リング6は熱圧縮
方法を利用して金属製ハウジング2と結合される。金属
製ハウジング2は従って絶縁リング60部分において特
別に構成されている。金属製ハウジング2の肉厚はこの
部分において約半分に減少している。第3図に示した実
施例の場合にはこれは、金属製ハウジング2の外面上に
U字形の陥凹部13が設けられていることによって達成
される。このU字形陥凹部の幅は絶縁リング6の高さに
合致するようになっている。このU字型陥凹部の両側部
限定面は、そのU字形陥凹部が外方へ向って拡大するよ
うに傾斜状に形成されている。このU字形陥凹部の中に
リングとして形成された2つの補強要素8が挿入されて
いる。これら環状の補強要素8の内直径はこのU字形陥
凹部13の部分における金属製ハウジング2の外直径に
合致している。これら両環状補強要素はU字形陥凹部1
3のはぼ中央部分において数置の幅の間隙によって互に
分離されている。このU字形陥凹部13の側部限定面の
部分において各環状補強要素8は同様に、それらがU字
形陥凹部13の各側部限定面に接するように斜めに切落
されている。それら両補強要素8の厚さは、それらをそ
れぞれ外向きに限定している各限定面が金属製ハウジン
グ2の側部外表面と同一平面内にあるように選ばれてい
る。
本発明によれば金属製ハウジング2は熱圧縮法を利用す
ることによって絶縁リング6とのみ5ならず、各補強要
素8とも結合される。この熱圧縮に必要な押圧力は磁石
コイル4oによって作シ出され、このコイルは各巻線4
o’wvが金属製ハウジング2の長手軸に対して垂直方
向に延びるように配置されている。この磁石コイルの各
巻線40に対応する大きさのコイル電流が流されたとき
にこのものは相当に大きなマクスウェルの圧力を形成す
るに到る。この圧力に各補強要素8の外面に対して垂直
方向を向いている。
ることによって絶縁リング6とのみ5ならず、各補強要
素8とも結合される。この熱圧縮に必要な押圧力は磁石
コイル4oによって作シ出され、このコイルは各巻線4
o’wvが金属製ハウジング2の長手軸に対して垂直方
向に延びるように配置されている。この磁石コイルの各
巻線40に対応する大きさのコイル電流が流されたとき
にこのものは相当に大きなマクスウェルの圧力を形成す
るに到る。この圧力に各補強要素8の外面に対して垂直
方向を向いている。
対応する工具(図示されていない)を固体電解質3の内
部に配置することによって対応する反作用圧力を作り出
すことができ、それによって一つの作業過程で各補強要
素8のみならず絶縁リング6をも金属製ハウジング2と
結合することができる。上記対応的な各抑圧力に加えて
、各構造要素の結合のためには約6000の温度が必要
である。
部に配置することによって対応する反作用圧力を作り出
すことができ、それによって一つの作業過程で各補強要
素8のみならず絶縁リング6をも金属製ハウジング2と
結合することができる。上記対応的な各抑圧力に加えて
、各構造要素の結合のためには約6000の温度が必要
である。
これら各構造要素の結合は固体電解質3と金属製ハウジ
ング2との間に設けられているカソード室4の充填に引
続いて行なわれる。本発明によれば、この中に硫黄で含
浸されたグラファイト繊維(図示されていない)が配置
されている。各構造要素を熱圧縮法で結合した後に、ア
ノード室5にナトリウムを充填する。アノード室5とし
ては固体電解質3の内側が利用される。
ング2との間に設けられているカソード室4の充填に引
続いて行なわれる。本発明によれば、この中に硫黄で含
浸されたグラファイト繊維(図示されていない)が配置
されている。各構造要素を熱圧縮法で結合した後に、ア
ノード室5にナトリウムを充填する。アノード室5とし
ては固体電解質3の内側が利用される。
このアノード室5は図示の実施例においてはナトリウム
(図示されていない)で充填される。
(図示されていない)で充填される。
この蓄電セルの外部に対する密封は例えば閉じ板(図示
されていない)によって行なわれ、これは金属製ハウジ
ング2の上縁と恒久的に結合される。ここに示した実施
例においてはカソード室4は金属製ハウジング2に達す
るまで延びている絶縁リング6によって閉じられておシ
、それによって両反応剤室の確実々隔離が達成される。
されていない)によって行なわれ、これは金属製ハウジ
ング2の上縁と恒久的に結合される。ここに示した実施
例においてはカソード室4は金属製ハウジング2に達す
るまで延びている絶縁リング6によって閉じられておシ
、それによって両反応剤室の確実々隔離が達成される。
第4図は、同様に金属製ハウジング2を有し且つその内
部に固体電解質3が設けられている蓄電セル1を示して
いる。金属層ハウジング2は補形に形成されており、そ
してアルミニウムで作られている。固体電解質3は同様
に補形に形成されてβ−酸化アルミニウムで作られてい
る。第1ないし第3図に示した蓄電セルの各実施例の場
合と異って、ここに図示し、記述するものは金属製ハウ
ジングによって完全には囲まれていない。これは固体電
解質3と結合されている絶縁リング6の中央部までしか
延びていない。絶縁リング6は固体電解質3の上端にガ
ラスはんだ付けされており、そしてこれが外向きに突出
するフランジを形成するように構成されている。この絶
縁リングの各寸法は、このものの上方部分が金属製ハウ
ジング2の上端の上に載ってこれに支持され得るように
選ばれている。
部に固体電解質3が設けられている蓄電セル1を示して
いる。金属層ハウジング2は補形に形成されており、そ
してアルミニウムで作られている。固体電解質3は同様
に補形に形成されてβ−酸化アルミニウムで作られてい
る。第1ないし第3図に示した蓄電セルの各実施例の場
合と異って、ここに図示し、記述するものは金属製ハウ
ジングによって完全には囲まれていない。これは固体電
解質3と結合されている絶縁リング6の中央部までしか
延びていない。絶縁リング6は固体電解質3の上端にガ
ラスはんだ付けされており、そしてこれが外向きに突出
するフランジを形成するように構成されている。この絶
縁リングの各寸法は、このものの上方部分が金属製ハウ
ジング2の上端の上に載ってこれに支持され得るように
選ばれている。
これによってハウジング2と固体電解質3との間に設け
られているカソード室が緊密に密閉される。カソード室
はまたこの実施例においても硫黄を含浸させたグラファ
イトで充填されている(図示されてい々い)。絶縁リン
グ6はこのものの上方を限定する限定面の上で周囲を巡
って延びている切取り部6Aを備えている。第2の切取
り部6B7)Eこの絶縁リング6の下側側部限定面に設
けられている。この切取9部6Bは階段状に形成されて
おり、そしてその各寸法はこれが金属製ハウジング2の
上端部のみならず、2つの補強要素8Aおよび8Bをも
受けることができるように選ばれている。第4図に見ら
れるように、低い方の段状部6Tの中に環状の補強要素
8Aが嵌め込まれておシ、このものの残シの半分の部分
は絶縁リング6の下側限定面を越えて延び出してカソー
ド室4の中に突出している。切取シ部6Bの上側に設け
られた段状部6■の中には金属製ハウジング2の上端部
並びに第2の環状補強要素8Bが設けられている。
られているカソード室が緊密に密閉される。カソード室
はまたこの実施例においても硫黄を含浸させたグラファ
イトで充填されている(図示されてい々い)。絶縁リン
グ6はこのものの上方を限定する限定面の上で周囲を巡
って延びている切取り部6Aを備えている。第2の切取
り部6B7)Eこの絶縁リング6の下側側部限定面に設
けられている。この切取9部6Bは階段状に形成されて
おり、そしてその各寸法はこれが金属製ハウジング2の
上端部のみならず、2つの補強要素8Aおよび8Bをも
受けることができるように選ばれている。第4図に見ら
れるように、低い方の段状部6Tの中に環状の補強要素
8Aが嵌め込まれておシ、このものの残シの半分の部分
は絶縁リング6の下側限定面を越えて延び出してカソー
ド室4の中に突出している。切取シ部6Bの上側に設け
られた段状部6■の中には金属製ハウジング2の上端部
並びに第2の環状補強要素8Bが設けられている。
金属製ハウ・ソングの肉厚はこのものの上端部において
約半分に減少しておシ、そしてこれは−巡りして延びて
いる切取シ部2Aが金属製ハウジングの外面に形成され
てその中に補強要素8Bが挿入されるように構成されて
いる。切取シ部2人の中に設けられている第2の補強要
素8Bの厚さは、補強要素8Bの外側限定面が絶縁リン
グ6の側部限定面と整列するように選ばれている。切取
り部2人の側部限定面は切取り部2Aが外向きに拡大す
るように斜めに切落されている。切取り部2人の中に配
置される補強要素8Bはこの部分において同様に斜めに
面取りされており、それによってとのも、のけ切取り部
2人の限定面に確実に接着するようになっている。この
切取り部2人の面取りによって金属製ハウジングの正規
の肉厚の薄肉端部への連続的な移行が得られ、そして同
時に、各対応する肉厚に適合した補強がもたらされる。
約半分に減少しておシ、そしてこれは−巡りして延びて
いる切取シ部2Aが金属製ハウジングの外面に形成され
てその中に補強要素8Bが挿入されるように構成されて
いる。切取シ部2人の中に設けられている第2の補強要
素8Bの厚さは、補強要素8Bの外側限定面が絶縁リン
グ6の側部限定面と整列するように選ばれている。切取
り部2人の側部限定面は切取り部2Aが外向きに拡大す
るように斜めに切落されている。切取り部2人の中に配
置される補強要素8Bはこの部分において同様に斜めに
面取りされており、それによってとのも、のけ切取り部
2人の限定面に確実に接着するようになっている。この
切取り部2人の面取りによって金属製ハウジングの正規
の肉厚の薄肉端部への連続的な移行が得られ、そして同
時に、各対応する肉厚に適合した補強がもたらされる。
第4図に見られるように、金属製ハウジングの上端部は
その下方の部分において補強要素8Aにより、そして上
方部分において補強要素8Bにより支持される。この金
属製ハウジング2の絶縁リング6との、および各補強要
素8Aおよび8Bとのそれぞれの接合は半径方向の熱圧
縮によって行なわれ、これはまた同様にマクスウェルの
圧力の作用によって実施することができる。絶縁リング
6の上端面に存在する切取9部6Aの中に貯蔵容器9の
外向きに突出するフランジ9Fが設けられている。この
貯蔵容器9はナトリウムで充填されており、そして幾つ
かの開口(図示されていない)を介して固体電解質3の
内側空間と結合されておシ、これはアノード室5として
用いられる。フランツ9Fの上に環状ディスクの形の補
強要素8が設けられており、このものはフランジ9Fと
同じ幅を有している。垂直方向の熱圧縮の作用、中でも
第2図に示されているようなプレスラム30の作用によ
ってフランジ9Fは絶縁リング6と、および補強要素8
と結合される。ここに図示した実施例において用いられ
ている各補強要素8,8Aおよび8Bは拡散硬化された
アルミニウムから作られている。場合によシ必要なとき
はこれら補強要素はセラミック材料、中でもα−酸化ア
ルミニウムから作られていてもよい。貯蔵容器9のフラ
ンジ9Fはアルミニウムでできている。このものの厚さ
は貯蔵容器の肉厚の約半分に相当し、この貯蔵容器はフ
ランジ9Fと同様に純アルミニウムで作られている。貯
蔵容器9の密閉は、同じくアルミニウムでできていて貯
蔵容器の残余゛の部分と結合されている閉じ板10によ
って行なわれる。ロッド1ノの形のアノード電流集電部
材の第1の端部がアノード室5の内部へ突出している。
その下方の部分において補強要素8Aにより、そして上
方部分において補強要素8Bにより支持される。この金
属製ハウジング2の絶縁リング6との、および各補強要
素8Aおよび8Bとのそれぞれの接合は半径方向の熱圧
縮によって行なわれ、これはまた同様にマクスウェルの
圧力の作用によって実施することができる。絶縁リング
6の上端面に存在する切取9部6Aの中に貯蔵容器9の
外向きに突出するフランジ9Fが設けられている。この
貯蔵容器9はナトリウムで充填されており、そして幾つ
かの開口(図示されていない)を介して固体電解質3の
内側空間と結合されておシ、これはアノード室5として
用いられる。フランツ9Fの上に環状ディスクの形の補
強要素8が設けられており、このものはフランジ9Fと
同じ幅を有している。垂直方向の熱圧縮の作用、中でも
第2図に示されているようなプレスラム30の作用によ
ってフランジ9Fは絶縁リング6と、および補強要素8
と結合される。ここに図示した実施例において用いられ
ている各補強要素8,8Aおよび8Bは拡散硬化された
アルミニウムから作られている。場合によシ必要なとき
はこれら補強要素はセラミック材料、中でもα−酸化ア
ルミニウムから作られていてもよい。貯蔵容器9のフラ
ンジ9Fはアルミニウムでできている。このものの厚さ
は貯蔵容器の肉厚の約半分に相当し、この貯蔵容器はフ
ランジ9Fと同様に純アルミニウムで作られている。貯
蔵容器9の密閉は、同じくアルミニウムでできていて貯
蔵容器の残余゛の部分と結合されている閉じ板10によ
って行なわれる。ロッド1ノの形のアノード電流集電部
材の第1の端部がアノード室5の内部へ突出している。
この集電部材の第2の端部は貯蔵容器9を貫通して延び
ており、そして蓄電セルの閉じ板10を越えて敷部延び
出している。
ており、そして蓄電セルの閉じ板10を越えて敷部延び
出している。
本発明は上記第1ないし第4図に示した各実施例のみに
限定されるものではない。本発明は、各セラミック製構
造要素が薄肉の各金属製構造要素、中でもアルミニウム
よシなる構造要素と結合されておシ、その際これら薄肉
の構造要素が拡散硬化アルミニウムまたは非電導性のセ
ラミック材料よりなる幾つかの補強要素によって支持さ
れているような全ての蓄電セルをも包含するものである
。記述した各実施例かられかるようにそれらの補強要素
は薄肉の各金属製構造要素の支持に用いられるのみなら
ず、これらによって腐食作用を示す反応剤や反応生成物
もそれら薄肉の金属製構造要素から隔離して保持される
0
限定されるものではない。本発明は、各セラミック製構
造要素が薄肉の各金属製構造要素、中でもアルミニウム
よシなる構造要素と結合されておシ、その際これら薄肉
の構造要素が拡散硬化アルミニウムまたは非電導性のセ
ラミック材料よりなる幾つかの補強要素によって支持さ
れているような全ての蓄電セルをも包含するものである
。記述した各実施例かられかるようにそれらの補強要素
は薄肉の各金属製構造要素の支持に用いられるのみなら
ず、これらによって腐食作用を示す反応剤や反応生成物
もそれら薄肉の金属製構造要素から隔離して保持される
0
第1図は本発明に従う蓄電セルの1具体例の断面図、第
2ないし第4図は他の具体例のそれぞれ要部を示す断面
図である。 1・・・蓄電セル、2;・・金属製ハウジング、3・・
・固体電解質、4・・・カソード室、5・・・アノード
室、6・・・絶縁リング、7・・・ケース、8.81.
8B・・・補強要素、9・・・貯蔵容器、9F・・・フ
ランジ部、10・・・閉じ板、11・・・集電部材、2
A、6A。 6B・・・切取り部、13・・・陥凹部、30・・・プ
レスラム。 出願人代理人 弁理土鈴 江 武 彦 F191 Fig、 2 193 Fig、4
2ないし第4図は他の具体例のそれぞれ要部を示す断面
図である。 1・・・蓄電セル、2;・・金属製ハウジング、3・・
・固体電解質、4・・・カソード室、5・・・アノード
室、6・・・絶縁リング、7・・・ケース、8.81.
8B・・・補強要素、9・・・貯蔵容器、9F・・・フ
ランジ部、10・・・閉じ板、11・・・集電部材、2
A、6A。 6B・・・切取り部、13・・・陥凹部、30・・・プ
レスラム。 出願人代理人 弁理土鈴 江 武 彦 F191 Fig、 2 193 Fig、4
Claims (7)
- (1) アルカリイオン伝導性の固体電解質(3)によ
って互に隔離されており且つ少なくとも部分的に金属製
ハウジング(2)によシ囲まれているアノード室(5)
およびカソード室(4)を有し、その際セラミック製構
造要素(6)が金属製構造要素側。 9・F)と熱圧縮により結合されている、アルカリ金属
とカルコダンとに基づく電気化学的蓄電セル(1)にお
いて、上記セラミック製構造要素(6)と熱圧縮によっ
て結合されている金属製構造要素(2、9F)が少なく
ともその接合部において極めて薄肉に構成されており、
そして金属材料または非金属材料よりなる補強要素(8
,8A、8B)によって少なくとも部分的に支持されて
いることを特徴とする、上記電気化学的蓄電セル。 - (2)薄肉の金属製構造要素(2,9v’%sアルミニ
ウムで作られている、特許請求の範囲第1項記載の蓄電
セル。 - (3)補強要素<8 、8 A 、 8 B)が高耐熱
性の、または拡散硬化されたアルミニウム或はα−酸化
アルミニウムで作られている、特許請求の範囲第1また
は第2項記載の蓄電セル。 - (4)軸方向に熱圧縮を受ける補強要素(8゜sh、a
B)が穿孔ディスクまたは環状ディスクとして構成され
ている、特許請求の範囲第1ないし第3項のいづれかに
記載の蓄電セル。 - (5)半径方向に熱圧縮を受ける補強要素(8゜8A、
8p)が片側にスリットを設けたリングとして、!、た
け幾つかのリング要素として構成されている、特許請求
の範囲第1ないし第3項のいづれかに記載の蓄電セル。 - (6)補強要素(g 、 、!l A 、 s B)が
接合部に設けられている、特許請求の範囲第1ないし第
5項のいづれかに記載の蓄電セル。 - (7)金属製構造要素の肉厚が接合部において0.2な
いし最大で0.5 mmである、特許請求の範囲第1な
いし第6項のいづれかに記載の蓄電セル。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| DE19833340424 DE3340424A1 (de) | 1983-11-09 | 1983-11-09 | Elektrochemische speicherzelle |
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|---|---|---|---|
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- 1984-11-08 JP JP59234232A patent/JPS60119085A/ja active Pending
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