KR100294469B1 - Turned-over type sodium/sulfur battery or sodium/nickel chloride battery - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Provided is a turned-over type sodium/sulfur battery or sodium/nickel chloride battery, which has a structure performing the function of a current conductor perfectly until complete discharge by molten sodium performing the function of the current conductor in itself. CONSTITUTION: The turned-over type sodium/sulfur battery or sodium/nickel chloride battery comprises: a solid electrolyte(3) transferring sodium ions selectively; a wicking tube(4) located in the solid electrolyte(3) and containing sodium therein, wherein the sodium operates as a cathode; an anode covering the solid electrolyte(3) and containing molten sulfur in a current conductor with pores, wherein the anode is put in a metal container or a metal-coated container(1); an insulating material(6) for insulating the outer terminals of the anode and the cathode; an open hole formed on the lower part of the wicking tube(4), wherein the sodium flows out through the open hole; a stopper(9) of a protection tube, which has 3-8 of projections and supports the lower part of the wicking tube(4) and is made of metal, alloy, polymer, ceramic, or synthetic material molten at 400-450deg.C.

Description

뒤집힌 형태의 나트륨/유황전지 또는 나트륨/염화니켈전지Inverted sodium / sulphur cells or sodium / nickel chloride cells

제1도는 본 발명에 따른 나트륨/유황전지 또는 나트륨/염화니켈전지의 단면도,1 is a cross-sectional view of the sodium / sulfur battery or sodium / nickel chloride battery according to the present invention,

제2도는 본 발명의 나트륨/유황전지 또는 나트륨/염화니켈전지에 사용되는 보호관 마개금속을 개략적으로 도시한 단면도,2 is a cross-sectional view schematically showing a protective tube stopper metal used in the sodium / sulfur battery or sodium / nickel chloride battery of the present invention;

제3도는 본 발명에 따른 나트륨/유황전지의 충전특성을 나타낸 그래프,3 is a graph showing the charging characteristics of the sodium / sulfur battery according to the present invention,

제4도는 본 발명에 따른 나트륨/유황전지의 5시간 방전율에 따른 방전특성을 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the discharge characteristics according to the discharge rate of 5 hours of the sodium / sulfur battery according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1 : 유황용기 또는 외부케이스 2 : 유황 또는 염화니켈전극1: Sulfur container or outer case 2: Sulfur or nickel chloride electrode

3 : 고체전해질 4 : 나트륨전극 저장소 및 심지관3: solid electrolyte 4: sodium electrode reservoir and core

5 : 나트륨전극 6 : 절연체5 sodium electrode 6 insulator

7, 8 : 음극용 접합금속 9 : 보호관 마개금속7, 8: joining metal for the cathode 9: protective tube stopper metal

10 : 금속 가스켓 11 : 볼트10 metal gasket 11 bolt

12 : 질소기체12: nitrogen gas

본 발명은 고성능 2차전지인 나트륨/유황전지 또는 나트륨/염화니켈전지에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 뒤집힌 형태의 나트륨/유황전지 또는 나트륨/염화니켈전지에 관한 것이다.The present invention relates to a high-performance secondary battery sodium / sulfur battery or sodium / nickel chloride battery, and more particularly to a sodium / sulfur battery or sodium / nickel chloride battery in an inverted form.

일반적으로 나트륨/유황전지는 나트륨음극과 유황양극 그리고 격리막의 기능을 동시에 수행하는 나트륨 이온전도성 고체전해질로 이루어진다. 한편, 나트륨/염화니켈 전지는 나트륨/유황전지에서 유황 대신에 염화니켈을 사용하는 것을 제외하고는 나트륨/유황전지와 거의 동일한 구조를 가진다. 따라서, 본 발명은 나트륨/유황전지 뿐만 아니라 나트륨/염화니켈전지 모두에 적용이 가능하지만, 하기에서는 기술상의 편의를 위해 본 발명의 적용 가능한 전지를 나트륨/유황전지로 제한하여 표기한다.In general, a sodium / sulfur battery is composed of a sodium ion conductive solid electrolyte which simultaneously functions as a sodium cathode, a sulfur anode, and a separator. Meanwhile, the sodium / nickel chloride battery has almost the same structure as the sodium / sulfur battery except for using nickel chloride instead of sulfur in the sodium / sulfur battery. Therefore, the present invention is applicable to both sodium / sulfur battery as well as sodium / nickel battery, but for the sake of technical convenience, the applicable battery of the present invention is limited to the sodium / sulfur battery.

나트륨/유황전지의 고체전해질로서 가장 널리 쓰이는 베타-알루미나관(beta-alumina tube)은 최소한 280℃이상에서 이온전도성이 유지되기 때문에 나트륨/유황전지의 정상적인 작동온도는 350℃의 고온이다. 나트륨/유황전지의 일반적인 구조는 베타"-알루미나관 내부에 용융나트륨이 위치하고 용융나트륨의 내부에 금속의 전류전도체가 담겨져 있으며 외부에는 다공성의 전류전도체, 예를들어 탄소펠트에 용융유황이 함침된 양극이 외부단자의 역할도 겸하고 있는 금속용기내에 담겨져 있는 구조이다.The beta-alumina tube, the most widely used solid electrolyte for sodium / sulphur cells, maintains its ion conductivity at least above 280 ° C, so the normal operating temperature of sodium / sulfur cells is 350 ° C. The general structure of a sodium / sulfur battery is a molten sodium inside the beta "-alumina tube, a metal current conductor inside the molten sodium, and a porous current conductor, for example, carbon anodes with molten sulfur impregnated outside. It is a structure contained in a metal container that also serves as an external terminal.

나트륨/유황전지의 작동원리는 350℃에서 용융상태로 존재하는 나트륨이 전류전도체를 통해 외부회로에 전자를 제공하고, 이온화되며, 이 나트륨 양이온은 전해질을 통하여 유황전극으로 이동된다. 외부회로를 통하여 유황전극으로 제공된 전자는 유황과 반응하여 1차적으로 다유황 음이온(Sx2-)이 형성되며 전해질을 통하여 이동해온 나트륨이온과 반응하여 나트륨 다유황화합물(Na2Sx : x = 2.7∼5)이 생성된다. 이 생성물은 방전깊이에 따라 달라지게 되며 초기의 방전생성물은 Na2S5이며, 이 물질은 용융유황과 잘 혼합되지 않기 때문에 2상 혼합물의 형태로 유지된다. 방전이 더욱 진행되면 기전력이 급격히 감소되어 1.78V에 이르게 되며 Na2Sx(x = 2.7∼3.0)가 생성되는데 이 점에서 방전을 중지시켜야 한다. 이 이상 방전이 진행될 경우 기전력은 거의 감소하지 않으나 Na2S2가 고체형태로 생성되기 때문에 다른 액체성분과 분리되어 충전성능이 저하되므로 전지의 성능 및 수명에 결정적인 악영향을 끼치게 된다. 나트륨/유황전지는 베타"-알루미나관 내에 용융나트륨이 담겨져 있고 외부에 다공성의 전류전도체 물질에 용융유황전극이 위치하는 것이 일반적인 구조이다. 개발 초기에는 나트륨 음극쪽에 별도의 전류전도체가 필요치 않다는 장점으로 인해서 유황전극이 전해질 내부에 위치하는 구조도 개발되었으나 방전시 유황이 나트륨 다유황 화합물로 변하는 효율이 70%정도이기 때문에 별도의 유황을 넣어주어야 할 뿐만아니라 나트륨 다유황화합물 생성시의 부피증가분(30∼40%)에 따른 여분의 공간이 필요하므로 이 구조는 전지의 용량을 감소시키는 결과를 초래하고, 만일 전지의 용량을 위해 유황전극 쪽에 충분한 공간 확보가 이루어지지 않을 경우 방전에 따른 나트륨다유황화합물의 생성으로 인하여 부피가 증가하여 전해질의 팽창응력을 받게되므로 전해질의 수명에 나쁜 영향을 끼치게 된다. 따라서 최근의 나트륨/유황전지 구조는 나트륨 음극이 전해질의 내부에 위치하는 것이 일반적이다. 나트륨/유황전지는 전극물질이 용융상태이기 때문에 일반전지와는 달리 별도의 전류전도체가 필요하게 된다. 나트륨음극은 나트륨자체가 전류전도성이 우수하기 때문에 나트륨 젖음성이 우수한 금속봉(Fe, sus)을 나트륨전극에 담그는 방법으로 해결하였다. 다만 방전이 깊이 진행될 경우 용융나트륨 전극의 높이가 낮아지게 되므로 금속봉은 바닥까지 충분히 내려올 수 있도록 설계되어야 한다.The operating principle of the sodium / sulfur cell is that sodium, which is molten at 350 ° C., provides electrons to the external circuit through the current conductor and is ionized, and the sodium cation is transferred to the sulfur electrode through the electrolyte. The electron provided to the sulfur electrode through an external circuit reacts with sulfur to form polysulfur anion (Sx 2- ), and reacts with sodium ions that have moved through the electrolyte to form sodium polysulfur compound (Na 2 Sx: x = 2.7 5) is produced. The product depends on the depth of discharge and the initial discharge product is Na 2 S 5 , which remains in the form of a two-phase mixture because it does not mix well with molten sulfur. As the discharge proceeds further, the electromotive force decreases rapidly to reach 1.78V and Na 2 Sx (x = 2.7 to 3.0) is generated. At this point, the discharge must be stopped. When the abnormal discharge proceeds, the electromotive force hardly decreases, but since Na 2 S 2 is formed in a solid form, the charge performance is deteriorated since it is separated from other liquid components, thereby adversely affecting the performance and life of the battery. Sodium / sulphur cells have a general structure in which molten sodium is contained in a beta "-alumina tube and a molten sulfur electrode is placed in a porous current conductor material outside. In the early stage of development, a separate current conductor is not required on the sodium cathode side. As a result, the structure in which the sulfur electrode is located inside the electrolyte has been developed, but since the efficiency of converting sulfur to sodium polysulfur compound during discharge is about 70%, additional sulfur must be added and the volume increase when generating sodium polysulfur compound (30 This structure leads to a decrease of the battery capacity, since the extra space according to ˜40%) is required, and sodium polysulfur compound due to discharge if there is not enough space on the sulfur electrode side for the battery capacity. As the volume increases due to the formation of, As a result, the current structure of sodium / sulfur cells is generally that the sodium cathode is located inside the electrolyte. Sodium cathode was solved by dipping metal rods (Fe, sus) with excellent sodium wettability into the sodium electrode because the sodium itself has excellent current conductivity. As the height is lowered, the metal rods must be designed to descend sufficiently to the floor.

그러나, 유황전극의 경우 유황용기를 금속으로 사용하여 용기자체가 전류전도체가 되는데 유황은 전류전도성이 없기 때문에 고체전해질로 부터 유황용기까지 전자의 이동이 가능하도록 전자전도성 물질을 채워야 한다. 일반적으로 유황전극은 전자전도성 물질인 탄소섬유를 90%이상 함유하는 펠트형태로 제조하여 용융유황을 함침시킨 후 원하는 형태로 성형시켜 제조한다. 유황전극은 외부용기와 밀착이 되어야만 저항이 감소하여 충방전시 전지효율이 높아지게 된다. 이를 위해서는 유황전극용 금형설계시 부피가 약 40%전도 감소될 수 있도록 제조해야 하며 단전지 설계시에도 외부용기와 전해질사이의 간격이 탄소펠트가 완전히 팽창된 것 보다 작게 유지시켜야 한다. 금형내에서 용융 유황이 함침된 탄소펠트를 용기에 넣은 후 전지 작동 온도까지 가열시키면 탄소펠트 고유의 탄성 복원력에 의해 원상태로 부피팽창이 일어나면서 외부용기와 전해질사이의 밀착이 일어나게 된다. 전해질관내에 나트륨 음극을 위치시키는 나트륨/유황전지의 경우 방전이 진행될수록 용융나트륨의 양이 줄어들게 되어 전해질과 접하고 있는 나트륨의 접촉면적이 감소하게 된다. 이로인해 전지의 파워밀도(W/㎏)가 감소할 뿐만아니라 나트륨이온이 전해질의 하부쪽으로만 집중적으로 이동하므로 전지수명에도 영향을 미치게 된다.However, in the case of the sulfur electrode, the container itself becomes a current conductor by using a sulfur container as a metal. Since sulfur has no current conductivity, an electron conductive material must be filled to allow electrons to move from the solid electrolyte to the sulfur container. In general, the sulfur electrode is manufactured in the form of a felt containing 90% or more of carbon fibers, which is an electron conductive material, impregnated with molten sulfur, and then manufactured by forming in a desired form. Sulfur electrode must be in close contact with the outer container to decrease the resistance to increase the battery efficiency during charging and discharging. For this purpose, the volume design of the sulfur electrode mold should be made so that the conduction can be reduced by about 40%. In the case of unit cell design, the gap between the outer container and the electrolyte should be kept smaller than that of the fully expanded carbon felt. When the carbon felt impregnated with molten sulfur in the mold is put into a container and heated up to the operating temperature of the battery, the elastic expansion force inherent in the carbon felt causes the volume expansion to occur in the original state, thereby causing the adhesion between the external container and the electrolyte. In the case of the sodium / sulfur battery in which the sodium cathode is placed in the electrolyte tube, the amount of molten sodium decreases as the discharge proceeds, thereby reducing the contact area of sodium in contact with the electrolyte. This not only reduces the power density (W / kg) of the battery but also affects the battery life since sodium ions move intensively to the lower side of the electrolyte.

미합중국 특허 제4,407,912호에서는 상부에 나트륨전극용기를 설치하고 전해질관을 하부의 유황전극쪽으로 길게 늘어뜨려 방전이 진행되어도 같은 면적에서 전극 반응이 일어날수 있도록 설계 제조하였다. 그러나 나트륨/유황전지의 개발초기에 주로 제작된 이러한 구조는 방전이 진행되어 나트륨 용기의 나트륨이 모두 전해질쪽으로 흘러 내려와서 전해질관내의 나트륨양이 줄어들게 되면 접촉면적이 일정하게 유지되기 힘들다. 따라서 방전심도가 깊지 못하게 되고 설계용량보다 전해질과 내부용량 만큼 여분의 나트륨을 사용해야 하는 단점이 있는 구조이다. 영국특허 제8314331호에서는 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 전해질 내부에 금속의 심지관(wicking tube)를 설치하였다. 전해질 기벽과 심지관 사이에 모세관 현상에 의해서 용융나트륨이 상부로 빨려 올라가게 되어 심지를 형성하게 된다. 방전이 깊이 진행되어도 전해질 기벽과 심지관 사이에 모세관력은 변화하지 않으므로 전지반응이 일어나는 접촉면적은 일정하게 유지될 수 있다. 이 구조의 또다른 장점은 전해질의 외부의 충격이나 자체 균열에 의해 깨질 경우 전해질에 밀접해 있는 심지관이 깨진 전해질관을 막는 역할을 수행하므로 나트륨과 유황의 갑작스런 반응에 의한 발열반응을 막을 수 있는 보호관(protection tube)의 역할도 할 수 있다는 것이다. 그러나 이 구조는 전해질이 깨지는 형태에 따라서 보호관의 역할을 못하는 경우도 생기며 심지관이 용융나트륨에 떠있는 상태이기 때문에 나트륨 전극쪽에 별도의 전류전도체를 사용해야 하는 구조이다.In U.S. Patent No. 4,407,912, a sodium electrode container was installed on the upper side, and the electrolyte tube was extended to the sulfur electrode on the lower side, and the electrode reaction occurred in the same area even when discharge proceeded. However, this structure, which is mainly manufactured in the early stage of the development of sodium / sulfur battery, is difficult to maintain a constant contact area when discharge is progressed and all sodium in the sodium container flows down to the electrolyte and the amount of sodium in the electrolyte tube is reduced. Therefore, the depth of discharge is not deep, and the structure has the disadvantage of using extra sodium as much as electrolyte and internal capacity rather than design capacity. In British Patent No. 8314331, a wicking tube of metal is installed inside the electrolyte to solve the above problem. Capillary action between the electrolyte base wall and the wick causes the molten sodium to be sucked upwards to form a wick. Even if the discharge proceeds deeply, the capillary force does not change between the electrolyte base wall and the wick, so that the contact area where the battery reaction occurs can be kept constant. Another advantage of this structure is that the core tube close to the electrolyte blocks the broken electrolyte tube when it is broken by the external impact or self-cracking of the electrolyte, thereby preventing the exothermic reaction caused by the sudden reaction of sodium and sulfur. It can also serve as a protection tube. However, this structure may fail to act as a protective tube depending on the form of electrolyte breakdown, and since the wick is floating in molten sodium, a separate current conductor must be used on the sodium electrode side.

영국특허 제2080607호에서는 전해질관 내부에 유황전극을 위치시키고 전해질 하부에 별도의 나트륨 전극용기를 위치시키는 구조를 제안하고 있다. 이 구조는 나트륨전극 용기의 상부는 밀폐되어 있고 하부는 개방되어 있으며, 용기내에 불활성기체(N2)가 압축되어 들어 있는 구조로 설계되어 있다. 질소의 압력에 의해 용기 하부를 통해서 외부로 밀려나온 용융나트륨은 전해질 기벽과 외부용기 사이의 기벽을 타고 올라가 심지를 형성하여 전해질과 접촉면적을 일정하게 유지하게 된다. 이때 전해질 표면에 용융나트륨이 잘 젖을 수 있도록 하기 위해서 알루미늄 플레이크(aluminun flake)를 넣어 주었다. 이러한 구조는 유황전극쪽에 별도의 전류전도체가 필요할 뿐만아니라 전술한 바와같이 전지용량의 감소 및 팽창응력에 의한 전해질 수명감소 등의 문제점이 있다.British Patent No. 2080607 proposes a structure in which a sulfur electrode is placed inside an electrolyte tube and a separate sodium electrode container is placed below the electrolyte. This structure is designed in such a way that the upper part of the sodium electrode container is sealed and the lower part is open and the inert gas N 2 is compressed in the container. The molten sodium pushed out through the lower part of the vessel by the pressure of the nitrogen rises up the base wall between the electrolyte base wall and the external vessel to form a wick to maintain a constant contact area with the electrolyte. At this time, aluminum flakes were added to the surface of the electrolyte so that molten sodium could be well wetted. This structure not only requires a separate current conductor on the side of the sulfur electrode, but also has problems such as a decrease in battery capacity and a decrease in electrolyte life due to expansion stress as described above.

일본특개평 제3-194864호에서는 하부에 구멍이 형성된 금속용기에 압축된 질소가 용기의 상부에 위치하고 하부에는 용융나트륨이 존재하는 구조의 심지관에 대하여 기술하고 있다. 질소의 압력에 의해 나트륨이 하부에 형성된 구멍으로 빠져나가서 전해질과 금속용기 사이의 개벽을 타고 올라가서 심지를 형성하게 되는 구조이다. 심지를 형성하게 되는 힘은 질소의 압축력과 모세관력의 공동기여이다. 이때 형성된 심지는 전해질 기벽 이상으로 상승되 상부의 음극단자용 접합금속에 접촉될 수 있는 높이까지 도달하게되므로 나트륨 음극쪽에 별도의 전류전도체가 필요없는 구조이다. 그러나, 이 구조는 전해질이 깨질 경우 보호관으로서의 역할에는 취약한 단점이 있다.Japanese Patent Laid-Open No. 3-194864 describes a wick tube having a structure in which nitrogen compressed in a metal container having a hole formed at the bottom thereof is located at the top of the container, and molten sodium is present at the bottom thereof. It is a structure in which the sodium escapes through the hole formed in the lower part by the pressure of nitrogen and climbs up the open wall between the electrolyte and the metal container to form a wick. The force that forms the wick is the joint contribution of the compressive and capillary forces of nitrogen. At this time, the formed wick is raised above the electrolyte base wall and reaches a height capable of contacting the junction metal for the negative electrode terminal on the upper side, thus eliminating the need for a separate current conductor on the sodium negative electrode side. However, this structure has a disadvantage in that it is weak in its role as a protective tube when the electrolyte is broken.

일본특개평 제3-208266호는 상기 일본특개평 제3-194864호의 구조를 다소 개량한 것이다. 하부에 구멍이 형성된 금속용기 외부에 전해질과 유사한 형태의 금속관을 넣어주므로써 금속용기의 하부 구멍을 통해 나온 나트륨이 금속용기와 바깥에 인접해 있는 금속관 사이로 밀려 올라가서 상부는 음극단자용 접합금속과 접촉되는 동시에 금속관과 전해질기벽 사이를 타고 내려오면서 심지를 형성시키는 구조이다. 이 구조는 전류전도체가 없기 때문에 나트륨 심지가 조금이라도 높이가 내려오게 되면 전지반응이 중단되므로 심방전에 불리한 단점이 있는 구조이다.Japanese Patent Laid-Open No. 3-208266 somewhat improves the structure of Japanese Patent Laid-Open No. 3-194864. By inserting a metal tube similar to an electrolyte to the outside of the metal container with a hole formed at the bottom, sodium from the bottom hole of the metal container is pushed up between the metal container and the metal tube adjacent to the outside so that the upper part contacts the junction metal for the negative electrode terminal. At the same time, it is a structure that forms a wick as it rides down between the metal tube and the electrolyte base wall. Since this structure has no current conductor, the battery reaction is stopped when the sodium wick is slightly lowered.

이와 같이 종래의 특허들의 구조에 있어서, 큰 단점은 보호관의 기능이 완벽치 못하여 전해질이 깨질 경우 나트륨과 유황이 한꺼번에 반응하는 것을 방지하지 못하므로써 급작스런 전지온도 상승은 막을 수 있으나 근본적으로 용융 나트륨이 누출되는 것을 막을 수 없으므로 용융 유황과 용융 나트륨 간의 지속적인 반응에 의한 온도상승은 막을 수 없다는 점이다.As such, in the structure of the conventional patents, a major disadvantage is that the protective tube is incomplete and prevents the reaction of sodium and sulfur at once when the electrolyte is broken, thereby preventing sudden rise in battery temperature, but essentially melted sodium leaks. The temperature rise due to the continuous reaction between molten sulfur and molten sodium cannot be prevented because it cannot be prevented.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전지를 뒤집혀진 형태로 제조하므로써 용융 나트륨 자체가 전류전도체의 기능을 수행하므로 나트륨 전극물질이 완전히 밖으로 빠져나오는 완전방전(DOD 100%) 상태까지 전류전도체의 기능이 완벽히 수행될 수 있는 구조를 갖는 나트륨/유황전지를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, the complete discharge (DOD 100%) so that the sodium electrode material is completely out because the molten sodium itself performs the function of a current conductor by manufacturing the battery in an inverted form (DOD 100%) The present invention provides a sodium / sulfur battery having a structure in which a function of a current conductor can be completely performed.

본 발명의 다른 목적은 상기 뒤집힌 형태의 구조를 가지는 나트륨/염화니켈 전지를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a sodium / nickel chloride battery having the inverted structure.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 나트륨/유황전지는 나트륨/유황전지에 있어서, 나트륨이온만을 선택적으로 이동시키는 고체전해질, 상기 고체전해질내에 위치하고 그 내부에 나트륨이 주입되는 심지관 및 상기 고체전해질 외부를 감싸며 기공을 갖는 전류전도체 속에 용융된 유황이 담겨져 있는 양극으로 이루어지고, 여기서 상기 양극은 금속용기 또는 금속이 코팅된 용기속에 담겨져 있으며, 상기 나트륨은 음극으로 작동되고, 상기 음극의 외부단자와 양극의 외부단자는 절연물질에 의해 절연되며, 상기 심지관은 하부에 개구가 형성되어 있고, 그 하부는 돌출부가 형성된 보호관 마개에 의해 지지되어 상기 나트륨이 상기 개구를 통하여 유출되는 것으로 구성된다.In the sodium / sulfur battery of the present invention for achieving the above object, in the sodium / sulfur battery, a solid electrolyte that selectively transfers only sodium ions, located in the solid electrolyte and the core tube and the inside of the solid electrolyte in which sodium is injected It consists of an anode containing molten sulfur in a current conductor having pores surrounding the pores, wherein the anode is contained in a metal container or a metal-coated container, and the sodium is operated as a cathode, the outer terminal of the cathode and the anode The outer terminal of is insulated by an insulating material, the wick tube is formed with an opening in the lower portion, the lower portion is supported by a protective tube stopper formed with a protrusion is composed of the sodium flows out through the opening.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 나트륨/염화니켈전지는 나트륨/염화니켈전지에 있어서, 나트륨이온만을 선택적으로 이동시키는 고체전해질, 상기 고체전해질내에 위치하고 그 내부에 나트륨이 주입되는 심지관 및 상기 고체전해질 외부를 감싸며 기공을 갖는 전류전도체 속에 용융된 염화니켈이 담겨져 있는 양극으로 이루어지고, 여기서 상기 양극은 금속용기 또는 금속이 코팅된 용기속에 담겨져 있으며, 상기 나트륨은 음극으로 작동되고, 상기 음극의 외부단자와 양극의 외부단자는 절연물질에 의해 절연되며, 상기 심지관은 하부에 개구가 형성되어 있고, 그 하부는 돌출부가 형성된 보호관 마개에 의해 지지되어 상기 나트륨이 상기 개구를 통하여 유출되는 것으로 구성된다.In the sodium / nickel chloride battery of the present invention for achieving the above another object, in the sodium / nickel chloride battery, a solid electrolyte that selectively transfers only sodium ions, a wick placed in the solid electrolyte and injecting sodium therein; It consists of a positive electrode containing molten nickel chloride in a current conductor having pores surrounding the solid electrolyte, wherein the positive electrode is contained in a metal container or a container coated with metal, the sodium is operated as a negative electrode, The outer terminal and the outer terminal of the anode are insulated by an insulating material, the wick tube is formed with an opening in the lower portion, the lower portion is supported by a protective tube stopper formed with a protrusion is composed of the sodium flowing out through the opening do.

이하 본 발명의 나트륨/유황전지 또는 나트륨/염화니켈전지를 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the sodium / sulfur battery or sodium / nickel chloride battery of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

제1도는 본 발명에 따른 나트륨/유황전지의 단면도로서, 부호 1은 유황용기 또는 외부케이스로 재질은 알루미늄이며 유황으로 인한 부식을 방지하기 위해서 내면을 Cr으로 코팅시켜 사용하는 것이 바람직하다. 부호 2는 유황전극으로서 반원형태로 제조되며, 상기 유황전극(2)은 유황전극 제조용 금형에 유황을 넣어 150℃로 가열시켜 녹인후 기공률 95%, 두께 8㎜의 탄소펠트를 폭 61㎜, 길이 135㎜(이때 내경과 외경의 길이차를 고려하여 내경 폭에 홈을 형성시킴)로 절단하여 금형에 삽입시키고 두께를 4.5㎜까지 가압한 상태에서 냉각시켜 두께 4.5㎜, 내경 26Φ, 외경 35Φ의 단단한 형태로 제조된다. 상기 유황전극(2)을 외부용기(1)에 삽입시킨후 전극이 반응온도에 도달하면 유황이 용해되어 탄소펠트가 복원력에 의해 원래의 형태로 팽창하게 된다. 한편, 외부용기(1)와 탄소펠트 및 전해질(3)과 탄소펠트의 접촉저항을 최소로 유지시키기 위해 유황전극의 두께는 약 6.5㎜로 조정하는 것이 바람직하다. 부호 3은 나트륨/유황전지의 고체전해질로서 베타"-알루미나로 이루어져 있다. 부호 4는 나트륨전극의 저장소(reservoir) 및 심지관 역할을 하는 것으로 재질은 알루미늄이다. 부호 5는 나트륨전극으로 전지조립시는 NaN3형태로 주입되며 전지 반응 온도에서 Na 및 N2로 분해되어 Na가 심지관(4)의 하부에 위치하게 된다. 부호 6은 음극과 양극의 접합을 위한 절연체로서 알파-알루미나이다. 상기 알파-알루미나(6)와 베타"-알루미나(3)는 유리로 밀봉된다.1 is a cross-sectional view of the sodium / sulfur battery according to the present invention, the reference numeral 1 is a sulfur container or an outer case material is aluminum, it is preferable to use the inner surface coated with Cr to prevent corrosion due to sulfur. Reference numeral 2 is a sulfur electrode, which is manufactured in a semicircular shape. The sulfur electrode 2 is dissolved in a sulfur electrode manufacturing mold by heating sulfur at 150 ° C., and having a carbon felt having a porosity of 95% and a thickness of 8 mm, width of 61 mm, and length. Cut into 135mm (the groove is formed in the width of the inner diameter considering the difference between the inner diameter and the outer diameter) and insert into the mold, and cooled in the state of pressurizing the thickness up to 4.5mm 4.5mm thick, inner diameter 26Φ, outer diameter 35Φ It is manufactured in the form. After the sulfur electrode 2 is inserted into the outer container 1, when the electrode reaches the reaction temperature, sulfur is dissolved and the carbon felt expands to its original shape by the restoring force. On the other hand, the thickness of the sulfur electrode is preferably adjusted to about 6.5 mm in order to keep the contact resistance of the outer container 1, the carbon felt and the electrolyte 3 and the carbon felt to a minimum. Reference numeral 3 is a solid electrolyte of sodium / sulfur battery, which is composed of beta "-alumina. Reference numeral 4 serves as a reservoir and core tube of sodium electrode. Material 5 is aluminum. Is injected in the form of NaN 3 and decomposes into Na and N 2 at the cell reaction temperature so that Na is located in the lower part of the wick 4. The symbol 6 is alpha-alumina as an insulator for bonding the cathode and the anode. Alpha-alumina 6 and beta "-alumina 3 are sealed with glass.

부호 7과 8은 알루미늄 재질의 음극용 접합금속으로 본 발명에서 사용된 접합금속(7)은 알파-알루미나(6)와의 열팽창계수 차이에 의한 응력을 흡수할 수 있도록 굽혀진 형태로 제조되었다. 접합금속(7, 8)은 연화 금속가스켓(soft metal gasket, 10)을 끼우고 볼트(11)로 알파-알루미나(6)에 결합시킨다. 부호 9는 보호관 마개금속으로 전해질이 파괴되어 전지의 온도가 상승(약 420℃이상)될 경우 용융되어 심지관(4)의 입구를 밀폐시키는 역할을 한다. 재질은 녹는점 400∼600℃의 금속, 합금, 중합체, 세라믹, 또는 합성물(composit) 등이 사용될 수 있으며, 바람직하기로는 금속 또는 합금이다. 상기 금속의 구체적인 예로는 아연, 알루미늄 또는 납이고, 바람직하기로는 아연이다. 상기 합금의 구체적인 예로는 아연계, 납계 또는 알루미늄계 합금 등이 있고, 바람직하기로는 아연계 합금이다. 상기 보호관 마개금속(9)은 전지의 정상작동시에 용융 나트륨의 이동경로를 유지시키기 위해 높이 약 3㎜정도의 다수개, 바람직하게 3∼8개의 돌출부가 형성되어 있다. 부호 12는 나트륨 아자이드가 전지작동 온도인 350℃에서 분해되어 생성된 질소기체이다.Reference numerals 7 and 8 denote aluminum bonding metals for the anode, and the bonding metals 7 used in the present invention are manufactured in a bent form to absorb stresses due to the difference in coefficient of thermal expansion with the alpha-alumina 6. The joining metals 7, 8 are fitted with soft metal gaskets 10 and bonded to the alpha-alumina 6 with bolts 11. Reference numeral 9 serves to seal the inlet of the wick tube 4 when the electrolyte is destroyed by the protective tube cap metal and the temperature of the battery rises (about 420 ° C. or more). The material may be a metal, an alloy, a polymer, a ceramic, a composite, or the like, having a melting point of 400 to 600 ° C., preferably a metal or an alloy. Specific examples of the metal are zinc, aluminum or lead, preferably zinc. Specific examples of the alloy include zinc-based, lead-based or aluminum-based alloys, preferably zinc-based alloys. The protective tube stopper metal 9 is provided with a plurality of protrusions having a height of about 3 mm and preferably 3 to 8 in order to maintain a moving path of molten sodium during normal operation of the battery. Numeral 12 denotes a nitrogen gas produced by decomposition of sodium azide at 350 ° C., which is the battery operating temperature.

제2도는 본 발명의 나트륨/유황전지에 사용되는 보호관 마개금속(9)을 개략적으로 도시한 도면으로서, 녹는점이 420℃인 0.3t의 아연판에 높이 3㎜의 4개의 돌출부가 형성된 구조이며, 전해질이 파괴되어 전지온도가 높아지면 상기 돌출부가 용해되어 심지관이 주저앉게 되므로 심지관의 입구가 밀폐된다.FIG. 2 is a view schematically showing a protective tube stopper metal 9 used in the sodium / sulfur battery of the present invention, in which four protrusions having a height of 3 mm are formed on a 0.3 t zinc plate having a melting point of 420 ° C. When the battery temperature rises due to this destruction, the protruding portion is dissolved and the wick tube sits down, so that the inlet of the wick tube is sealed.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 심지관(4)의 하부에 400∼450℃에서 용융되는 금속으로 4개의 돌출부가 형성된 금속원판을 위치시키므로써 전해질의 파괴될 경우 전지의 온도가 상승되면 상기 돌출부가 용해되어 심지관이 내려앉음으로 인해 심지관의 입구가 막힘으로써 나트륨을 심지관내에 가두어서 보호관의 역할을 완벽히 수행할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, by placing a metal disc formed with four protrusions with a metal that is melted at 400 ~ 450 ℃ in the lower part of the wick (4) when the temperature of the battery is raised when the electrolyte is destroyed As the protrusions dissolve and the wicks fall down, the entrance of the wicks is blocked, so that sodium is trapped in the wicks so that the protective tube can be completely fulfilled.

본 발명의 나트륨/유황전지를 350℃와 400℃, 430℃ 및 450℃로 온도를 일정하게 유지시키면서 전지전압을 측정한 결과를 하기 표1에 나타내었다. 350℃와 400℃에서는 60분이 경과한 후에도 일정한 전지전압을 유지한 반면에 430℃에서는 10분 그리고 450℃에서는 5분후에 전지전압이 0이 된 결과로 부터 본 발명의 목적대로 전해질의 파괴시에 주변온도의 상승에 의해 전지 하부에 위치한 4개의 돌출부가 융해되어 심지관이 내려 앉으므로써 심지관의 입구가 막힘을 확인할 수 있었다.The sodium / sulfur battery of the present invention was measured in the battery voltage while maintaining a constant temperature at 350 ℃ and 400 ℃, 430 ℃ and 450 ℃ is shown in Table 1 below. At the temperature of 350 ° C. and 400 ° C., a constant battery voltage was maintained even after 60 minutes, whereas the battery voltage became zero after 10 minutes at 430 ° C. and 5 minutes at 450 ° C. As the ambient temperature rises, the four protrusions located at the bottom of the battery are melted, and the wick can be lowered, thereby confirming that the inlet of the wick is blocked.

이러한 구조를 갖는 본 발명의 나트륨-유황 전지의 바람직한 제조예에 따르면, 하부에 4Φ의 구멍이 형성된 심지관 용기(4)에 소듐 아자이드(sodium azide, NaN3)를 담고 베타"-알루미나 고체전해질(3)내에 위치시킨후, 두께 0.3㎜금속(Zn)판(9)을 지름 1.5㎜의 원형으로 절단한 다음, 높이 3㎜정도로 4군데 펀칭을 하여 심지관(4)의 하부에 위치시킨후 접합금속(7)과 알파-알루미나 절연체(6) 사이에 연화 금속가스켓(10)을 삽입시키고 볼트(11)로 결합시킨다. 유황전극(2)을 충전시 나트륨다유황 화합물의 침전이 가장 적게 발생되는 반원형의 형태로 설계하여 금형을 제조한 후, 탄소펠트를 규격대로 절단하여 금형에 넣은 후 150℃에서 용융유황을 함침시킨 다음, 압력을 가한 상태에서 냉각시켜 제조한다. 제조된 유황전극(2)을 알루미늄 외부용기(1)에 삽입시킨후 알파-알루미나(6)에 접합시킨 접합금속(8)과 외부용기(1)를 금속가스켓(10) 및 볼트(11)로 결합시켜 본 발명의 전지를 제조한다.According to a preferred manufacturing example of the sodium-sulfur battery of the present invention having such a structure, sodium azide (NaN 3 ) is contained in a wick tube container 4 having a hole of 4Φ at the bottom, and a beta "-alumina solid electrolyte After positioning in (3), the 0.3 mm thick metal (Zn) plate (9) was cut into a circular shape having a diameter of 1.5 mm, and punched in four places with a height of about 3 mm, and placed in the lower part of the wick (4). A soft metal gasket 10 is inserted between the joining metal 7 and the alpha-alumina insulator 6 and bonded by bolts 11. Charging the sulfur electrode 2 produces the least precipitation of sodium polysulfur compounds. After manufacturing a mold by designing in a semi-circular shape, the carbon felt is cut to size and put into a mold, impregnated with molten sulfur at 150 ° C., and then cooled under pressure to prepare it. ) Into the aluminum outer container (1) The bonded metal 8 bonded to the alumina 6 and the outer container 1 are combined with the metal gasket 10 and the bolt 11 to manufacture the battery of the present invention.

이렇게 제조된 나트륨/유황전지를 전지작동온도인 350℃까지 승온시키면 소듐 아자이드가 분해되어 나트륨과 질소가 생성된다. 생성된 질소기체는 심지관(4)의 상부에 위치하게 되며 질소기체의 압력에 의해서 용융나트륨이 심지관의 하부 구멍을 통해서 밖으로 밀려나와 전해질과 심지관의 기벽을 타고 올라가 전해질 표면 전체에서 전극반응이 발생하게 된다. 제작된 100Wh급 나트륨/유황전지의 충방전실험 결과 높은 에너지밀도를 얻었으며 특히 외부온도를 약 430∼450℃로 유지했을때 전극반응이 종결됨을 확인하였다. 따라서 본 발명에 의한 나트륨/유황전지는 에너지 밀도가 높고, 완벽한 보호장치를 갖춘 전지인 것이다.When the sodium / sulfur battery thus prepared is heated up to 350 ° C., which is the battery operating temperature, sodium azide is decomposed to produce sodium and nitrogen. The produced nitrogen gas is located in the upper part of the wick (4), the molten sodium is pushed out through the lower hole of the wick by the pressure of the nitrogen gas to rise through the base wall of the electrolyte and the wick tube, the electrode reaction throughout the electrolyte surface This will occur. As a result of the charge / discharge test of the fabricated 100Wh sodium / sulfur battery, high energy density was obtained. Especially, the electrode reaction was terminated when the external temperature was maintained at about 430 ~ 450 ℃. Therefore, the sodium / sulfur battery according to the present invention is a battery having a high energy density and a perfect protection device.

한편, 본 발명에 의해 제조된 나트륨/유황전지의 또다른 장점은 전지가 뒤집힌 형태로 위치하므로 용융 나트륨 및 유황이 하부에 채워져 있기 때문에 나트륨 및 유황증기가 유출될 염려가 없으므로 접합에 있어서 유리하다는 점이다. 즉, 나트륨전극쪽 접합금속과 알파-알루미나 절연체간의 접합에 있어서 기체가 완전히 밀폐될 정도의 접합이 필요없고 단지 용융 나트륨(또는 유황)이 유출되지 않을 정도면 충분하므로 복잡하고 어려운 열가압공정(Thermocompression bonding)을 가스켓(10)을 이용한 볼트(11)조임 공정으로 대체시킬 수 있다.On the other hand, another advantage of the sodium / sulfur battery produced by the present invention is that since the cell is located in an inverted form is advantageous in bonding because there is no risk of sodium and sulfur vapor spilled because the molten sodium and sulfur is filled in the lower portion to be. In other words, the junction between the junction electrode of the sodium electrode and the alpha-alumina insulator does not need to be completely sealed to the gas and only enough molten sodium (or sulfur) does not leak out. bonding) may be replaced by a bolt 11 tightening process using a gasket 10.

제3도는 본 발명에 따른 나트륨/유황전지의 충전특성을 나타낸 그래프로서, 20A의 충전속도로 3시간만에 만충전 전압에 도달하여 충전효율 83%를 기록하였다. 이는 일반적인 나트륨 유황전지의 충전효율 70∼80%에 비하여 양호한 결과이다.Figure 3 is a graph showing the charging characteristics of the sodium / sulfur battery according to the present invention, reached a full charge voltage in 3 hours at a charge rate of 20A recorded a charging efficiency of 83%. This is a good result compared to the charging efficiency of 70 to 80% of the general sodium sulfur battery.

제4도는 본 발명에 따른 나트륨/유황전지의 5시간 방전율(C5)에 따른 방전특성을 나타낸 그래프로서, 약 90%의 방전심도까지 방전하는데 전혀 무리가 없었으며 방전효율도 약 93%정도로 일반적인 방전효율인 약 90%보다 우수하였다. 에너지 변환효율 측면에서도 전지의 충방전 효율(Output Wh/Input Wh)은 약 77%정도로(C5기준) 일반적으로 알려진 나트륨/유황전지의 충방전효율 약 70%보다 약 10%정도 향상되었다. 따라서 약 420℃근처에서 녹는 물질로 보호관(9)를 사용한 뒤집혀진 형태의 나트륨/유황전지를 제조하여 전류전도체를 생략하면서도 전지의 성능은 우수할 뿐만아니라 보호관으로의 기능이 우수한 나트륨/유황전지를 제조할 수 있었다.4 is a graph showing the discharge characteristics according to the five-hour discharge rate (C5) of the sodium / sulfur battery according to the present invention, there was no difficulty to discharge to about 90% of the discharge depth and discharge efficiency is also about 93% general discharge The efficiency was better than about 90%. In terms of energy conversion efficiency, the output charge / discharge efficiency (Output Wh / Input Wh) of the battery is about 77% (based on C5), which is about 10% higher than the general charge / discharge efficiency of the known sodium / sulfur battery. Therefore, inverted sodium / sulphur cells of the inverted form using a protective tube (9) as a material that melts around 420 ° C, while omitting the current conductor, provide excellent performance as well as a sodium / sulfur cell that functions as a protective tube. Could be manufactured.

Claims (14)

나트륨/유황전지에 있어서, 나트륨이온만을 선택적으로 이동시키는 고체전해질(3), 상기 고체전해질(3)내에 위치하고 그 내부에 나트륨이 주입되는 심지관(4) 및 상기 고체전해질(3) 외부를 감싸며 기공을 갖는 전류전도체 속에 용융된 유황이 담겨져 있는 양극으로 이루어지고, 여기서 상기 양극은 금속용기 또는 금속이 코팅된 용기(1)속에 담겨져 있으며, 상기 나트륨은 음극으로 작동되고, 상기 음극의 외부단자와 양극의 외부단자는 절연물질(6)에 의해 절연되며, 상기 심지관(4)은 하부에 개구가 형성되어 있고, 그 하부는 돌출부가 형성된 보호관 마개(9)에 의해 지지되어 상기 나트륨이 상기 개구를 통하여 유출됨을 특징으로 하는 뒤집힌 형태의 나트륨/유황전지.In a sodium / sulfur cell, a solid electrolyte (3) for selectively transporting only sodium ions, positioned in the solid electrolyte (3), surrounding the wick (4) and the outer surface of the solid electrolyte (3) into which sodium is injected It consists of an anode in which molten sulfur is contained in a current conductor having pores, wherein the anode is contained in a metal container or a metal-coated container (1), and the sodium is operated as a cathode, and the external terminal of the cathode The outer terminal of the anode is insulated by an insulating material (6), the wick (4) has an opening in the lower portion, the lower portion is supported by a protective tube stopper (9) formed with a protrusion so that the sodium is the opening An inverted form of sodium / sulfur cell, characterized in that it flows through. 제1항에 있어서, 상기 보호관 마개(9)가 400∼450℃의 온도범위에서 용융되는 금속, 합금, 폴리머, 세라믹 또는 합성물임을 특징으로 하는 뒤집힌 형태의 나트륨/유황전지.The inverted sodium / sulfur battery according to claim 1, wherein the protective tube cap (9) is a metal, an alloy, a polymer, a ceramic, or a composite that is melted at a temperature in the range of 400 to 450 ° C. 제2항에 있어서, 상기 금속이 아연, 알루미늄 또는 납임을 특징으로 하는 뒤집힌 형태의 나트륨/유황전지.3. The inverted sodium / sulfur battery of claim 2 wherein said metal is zinc, aluminum or lead. 제2항에 있어서, 상기 합금이 아연계, 알루미늄계 또는 납계 합금임을 특징으로 하는 뒤집힌 형태의 나트륨/유황전지.The inverted sodium / sulphur battery of claim 2, wherein the alloy is a zinc-based, aluminum-based or lead-based alloy. 제1항에 있어서, 상기 음극의 외부단자와 양극의 외부단자가 가스켓(10)을 이용한 볼트(11)에 의해 절연물질과 결합됨을 특징으로 하는 뒤집힌 형태의 나트륨/유황전지.The inverted sodium / sulfur battery according to claim 1, wherein the external terminal of the negative electrode and the external terminal of the positive electrode are combined with an insulating material by a bolt (11) using a gasket (10). 제1항에 있어서, 상기 돌출부의 수가 3∼8개 임을 특징으로 하는 뒤집힌 형태의 나트륨/유황전지.The inverted sodium / sulphur battery of claim 1, wherein the number of protrusions is 3 to 8. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 돌출부가 펀치 또는 용접에 의해 형성됨을 특징으로 하는 뒤집힌 형태의 나트륨/유황전지.The inverted sodium / sulfur battery according to claim 1 or 6, wherein the protrusion is formed by punching or welding. 나트륨/염화니켈 전지에 있어서, 나트륨이온만을 선택적으로 이동시키는 고체전해질(3), 상기 고체전해질(3)내에 위치하고 그 내부에 나트륨이 주입되는 심지관(4) 및 상기 고체전해질(3) 외부를 감싸며 기공을 갖는 전류전도체 속에 용융된 염화니켈이 담겨져 있는 양극으로 이루어지고, 여기서 상기 양극은 금속용기 또는 금속이 코팅된 용기(1)속에 담겨져 있으며, 상기 나트륨은 음극으로 작동되고, 상기 음극의 외부단자와 양극의 외부단자는 절연물질(6)에 의해 절연되며, 상기 심지관(4)은 하부에 개구가 형성되어 있고, 그 하부는 돌출부가 형성된 보호관 마개(9)에 의해 지지되어 상기 나트륨이 상기 개구를 통하여 유출됨을 특징으로 하는 뒤집힌 형태의 나트륨/염화니켈전지.In a sodium / nickel chloride battery, a solid electrolyte (3) for selectively transporting only sodium ions, a wick (4) located in the solid electrolyte (3), and the inside of which the sodium is injected, and the outside of the solid electrolyte (3) It consists of an anode in which molten nickel chloride is contained in an encapsulated current conductor having pores, wherein the anode is contained in a metal container or a container coated with metal (1), and the sodium is operated as a cathode, the outside of the cathode The outer terminal of the terminal and the positive electrode is insulated by an insulating material (6), the wick tube (4) has an opening formed in the lower part, the lower part is supported by a protective tube cap (9) formed with a protrusion so that the sodium An inverted sodium / nickel chloride battery, characterized in that flows through the opening. 제8항에 있어서, 상기 보호관 마개(9)가 400∼450℃의 온도범위에서 용융되는 금속, 합금, 폴리머, 세라믹 또는 합성물임을 특징으로 하는 뒤집힌 형태의 나트륨/염화니켈전지.The inverted sodium / nickel chloride battery according to claim 8, wherein the protective tube cap (9) is a metal, an alloy, a polymer, a ceramic or a compound which is melted at a temperature in the range of 400 to 450 ° C. 제9항에 있어서, 상기 금속이 아연, 알루미늄 또는 납임을 특징으로 하는 뒤집힌 형태의 나트륨/염화니켈전지.10. The inverted sodium / nickel chloride battery of claim 9, wherein the metal is zinc, aluminum or lead. 제9항에 있어서, 상기 합금이 아연계, 알루미늄계 또는 납계 합금임을 특징으로 하는 뒤집힌 형태의 나트륨/염화니켈전지.The inverted sodium / nickel chloride battery of claim 9, wherein the alloy is a zinc-based, aluminum-based or lead-based alloy. 제8항에 있어서, 상기 음극의 외부단자와 양극의 외부단자가 가스켓(10)을 이용한 볼트(11)에 의해 절연물질과 결합됨을 특징으로 하는 뒤집힌 형태의 나트륨/염화니켈전지.The inverted sodium / nickel chloride battery according to claim 8, wherein the external terminal of the negative electrode and the external terminal of the positive electrode are combined with an insulating material by a bolt (11) using a gasket (10). 제8항에 있어서, 상기 돌출부의 수가 3∼8개 임을 특징으로 하는 뒤집힌 형태의 나트륨/염화니켈전지.The inverted sodium / nickel chloride battery of claim 8, wherein the number of protrusions is 3 to 8. 제8항 또는 제12항에 있어서, 상기 돌출부가 펀치 또는 용접에 의해 형성됨을 특징으로 하는 뒤집힌 형태의 나트륨/염화니켈전지.The inverted sodium / nickel chloride battery according to claim 8 or 12, wherein the protrusion is formed by punching or welding.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4348467A (en) * 1980-07-21 1982-09-07 Chloride Silent Power Limited Electrochemical cells containing liquid sodium as the anodic material
JPS6017868A (en) * 1983-07-08 1985-01-29 Hitachi Ltd Sodium-sulfur battery
JPH02109251A (en) * 1988-10-18 1990-04-20 Ngk Insulators Ltd Unit cell housing

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4348467A (en) * 1980-07-21 1982-09-07 Chloride Silent Power Limited Electrochemical cells containing liquid sodium as the anodic material
JPS6017868A (en) * 1983-07-08 1985-01-29 Hitachi Ltd Sodium-sulfur battery
JPH02109251A (en) * 1988-10-18 1990-04-20 Ngk Insulators Ltd Unit cell housing

Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101353449B1 (en) 2013-07-31 2014-01-21 재단법인 포항산업과학연구원 Sodium-sulfur rechargeable battery

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