KR101323241B1 - 나트륨 유황 전지 제조 방법 및 나트륨 유황 전지 제조 장치 및 이에 따라 제조되는 나트륨 유황 전지 - Google Patents

나트륨 유황 전지 제조 방법 및 나트륨 유황 전지 제조 장치 및 이에 따라 제조되는 나트륨 유황 전지 Download PDF

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Abstract

초음파 접합 공정을 이용하여 절연체인 알파알루미나 세라믹과 금속재를 접합함으로써, 접합에 소요되는 시간을 줄일 수 있도록, 유황을 수용하는 양극용기와, 나트륨을 수용하는 음극용기, 양극용기와 음극용기 사이에 설치되고 나트륨 이온만을 선택적으로 이동시키는 전해질관, 음극용기와 양극용기 사이에서 음극용기와 양극용기를 절연시키는 절연체, 음극용기에 설치되고 절연체에 접합되는 금속칼라, 양극용기에 설치되고 절연체에 접합되는 금속브라켓을 포함하고, 상기 금속칼라와 금속브라켓은 절연체의 어느 한쪽 면에 이격되어 접합된 구조의 나트륨 유황 전지를 제공한다.

Description

나트륨 유황 전지 제조 방법 및 나트륨 유황 전지 제조 장치 및 이에 따라 제조되는 나트륨 유황 전지{SODIUM-SULFUR RECHARGEABLE BATTERY AND DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 나트륨 유황 전지에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 세라믹과 금속의 접합 구조를 개선한 나트륨 유황전지와 나트륨 유황 전지 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 나트륨 유황 전지는 에너지 밀도 및 충방전 효율이 높고 자기 방전이 없으며 불규칙적인 충방전에도 성능의 저하가 없는 특성으로, 대용량 전력 저장용 전지로써 개발되고 있다.
나트륨 유황 전지는 음극으로 나트륨(Na)을 사용하고, 양극으로 유황(S)을 사용하며, 전해질로 나트륨이온 전도성을 갖는 고체전해질의 베타알루미나 세라믹을 사용한다. 나트륨 유황 전지는 전해질관 및 전해질관을 둘러싸는 양극용기를 포함한다. 상기 전해질관은 나트륨 이온만을 통과시키는 성질을 가진 베타알루미나 세라믹을 튜브 형태로 제조한 구조이다. 상기 전해질관의 내부는 나트륨으로 채워지고, 전해질관과 양극용기 사이에는 유황과 탄소펠트가 위치한다. 이에 나트륨 이온이 전해질관인 베타알루미나를 거쳐 음극과 양극간을 이동함으로써 충방전이 이루어진다.
나트륨 유황 전지는 양극과 음극 사이를 절연하는 절연체로서, 알파알루미나 세라믹이 사용된다. 세라믹 재질인 절연체는 양극과 음극 사이를 분리하여 음극과 양극을 절연함과 더불어, 전해질관과 접합되어 나트륨의 누출을 차단하게 된다. 이에 절연체의 상단과 하단에는 각각 링 형태의 금속칼라(collar)와 금속브라켓이 접합된다. 상기 금속칼라를 매개로 음극용기가 절연체에 결합되며, 금속브라켓을 매개로 양극용기가 절연체에 결합된다.
상기 절연체는 내측면에 전해질관이 유리 접합 공정을 통해 접합되며, 상부와 하부에는 각각 금속재질의 금속칼라와 양극브라켓이 열압축접합(TCB;Thermal Compression Bonding) 공정을 통해 접합된다.
상기 열압축접합은 세라믹과 금속재를 접합하기 위한 것으로, 고온 고진공 상태에서 접합대상물을 큰 힘으로 가압하여 접합하는 방법이다. 이러한 접합 방식의 경우, 세라믹과 금속재 사이에 인서트메탈이 삽입된다. 상기 금속재는 주로 Al3003과 같은 알루미늄 합금을 사용하며, 인서트메탈은 알파알루미나에 포함되어 있는 알루미늄보다 환원성이 좋은 마그네슘이 0.5 ~ 2.0% 포함되고 금속재보다 융점이 낮은 금속재, 예를 들어 Al4xxx를 주로 사용한다.
그러나 상기한 종래의 접합 공정은 고온 및 고진공에서 가압하고 냉각시키는 데 많은 시간이 소요된다. 특히 냉각과정에서 급속냉각하는 경우 세라믹에 균열이 발생하므로 서서히 냉각시켜야 한다. 이에 접합 완료시까지 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.
또한, 고진공이 요구되므로 설비의 구조가 복잡하고 고가이므로 설비비가 높아 생산원가가 높아지는 문제점이 있다.
이에, 초음파 접합 공정을 이용하여 절연체인 알파알루미나 세라믹과 금속재를 접합함으로써, 접합에 소요되는 시간을 줄일 수 있도록 된 나트륨 유황 전지와 나트륨 유황 전지 제조 방법 및 나트륨 유황 전지 제조 장치를 제공한다.
이를 위해 나트륨 유황 전지의 양극과 음극을 절연하는 절연체에 금속칼라와 금속브라켓을 접합하는 공정을 포함하는 나트륨 유황 전지 제조 방법에 있어서, 상기 금속칼라와 금속브라켓의 접합은 초음파 접합 공정을 통해 이루어질 수 있다.
상기 초음파 접합공정은 절연체에 금속칼라 또는 금속브라켓을 가압 밀착시키고, 절연체와 금속칼라 또는 절연체와 금속브라켓에 초음파 진동을 가해 두 부재를 접합하는 과정을 포함한다.
상기 초음파 접합의 주파수는 18kHz ~ 40kHz일 수 있다.
상기 초음파 진동은 절연체의 중심축선에 직각인 평면상에서 절연체의 원주방향으로 일어날 수 있다.
상기 금속칼라와 금속브라켓은 절연체의 일면에 이격되어 접합될 수 있다.
상기 금속칼라 또는 금속브라켓은 마그네슘을 포함하는 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다.
상기 마그네슘은 알루미늄 합금에 대해 0.5 ~ 6중량%로 포함될 수 있다.
한편, 본 제조 장치는 나트륨 유황 전지의 절연체에 금속칼라와 금속브라켓을 접합하기 위한 초음파 용접기를 포함할 수 있다.
상기 초음파 용접기는 본체 하부에 설치되어 접합물이 고정되는 앤빌, 본체에 수직으로 설치되어 앤빌에 고정된 접합물에 초음파 진동을 가하는 소노트로드, 본체를 승하강시키는 구동부, 초음파 진동을 발생하는 발진기, 상기 발진기와 소노트로드 사이에 설치되어 발진기의 초음파 진동에 의한 직선 왕복 운동을 상기 소노트로드의 왕복 회전 운동으로 변환하여 전달하는 변환부를 포함할 수 있다.
상기 변환부는 본체에 회전가능하게 설치되어 수직으로 연장되고, 상단은 상기 발진기의 진동로드에 외주부가 결합되어 진동로드의 직선왕복운동에 대해 왕복회전운동하며, 하단에는 상기 소노트로드가 결합되는 회전체를 포함할 수 있다.
본 나트륨 유황 전지는 유황을 수용하는 양극용기와, 나트륨을 수용하는 음극용기, 양극용기와 음극용기 사이에 설치되고 나트륨 이온만을 선택적으로 이동시키는 전해질관, 음극용기와 양극용기 사이에서 음극용기와 양극용기를 절연시키는 절연체, 음극용기에 설치되고 절연체에 접합되는 금속칼라, 양극용기에 설치되고 절연체에 접합되는 금속브라켓을 포함하고, 상기 금속칼라와 금속브라켓은 절연체의 어느 한쪽 면에 이격되어 접합된 구조일 수 있다.
상기 금속칼라와 금속브라켓은 절연체에 초음파 접합된 구조일 수 있다.
상기 절연체는 금속칼라와 금속브라켓이 접합되는 면에 계단형태의 단차부가 형성되고, 상기 단차부의 단차져 이격된 면에 각각 금속칼라와 금속브라켓이 접합된 구조일 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 의하면, 알파알루미나 세라믹인 절연체에 금속재인 금속칼라와 금속브라켓을 초음파 용접으로 간단하고 빠른 시간 내에 접합시킬 수 있게 된다.
또한, 인서트메탈을 사용하지 않고 절연체와 금속재의 접합이 가능하며, 접합을 위한 설비비가 낮아져 전지의 제조 단가를 낮추고 경제성을 높일 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 나트륨 유황 전지를 도시한 단면도이다.
도 2는 또다른 실시예에 따른 나트륨 유황 전지를 도시한 단면도이다.
도 3은 나트륨 유황 전지를 제조하기 위한 장치를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도에서 다양한 형태로 변형될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다.
도 1은 본 실시예에 따른 나트륨 유황 전지를 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 나트륨 유황 이차전지(100)는 베타알루미나 세라믹으로 제조된 전해질관(10)과, 전해질관(10)의 내부에 위치하고 나트륨이 채워진 음극용기(12)와, 전해질관(10)의 외부에 위치하는 양극용기(14)를 포함한다.
상기 양극용기(14)는 전해질관(10) 외측에 배치되며, 내부에는 전해질관(10)과의 사이에 유황이 담겨진 펠트집전체(18)가 채워진다. 펠트집전체(18)는 예를 들어, 내부에 기공이 형성된 탄소펠트로, 기공 내에 유황이 담겨지게 된다. 음극용기(12)와 양극용기(14) 사이에는 절연체(20)가 설치되어 음극용기(12)와 양극용기(14)를 절연시킨다. 상기 양극용기(14)는 원통 형태로 이루어지며 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속 소재로 이루어진다. 또한 양극용기(14)의 표면에는 크롬, 몰리브덴 등을 주성분으로 하는 내식층이 코팅될 수 있다. 상기 양극용기(14)는 양극의 외부 단자의 역할도 수행한다.
상기 음극용기(12)는 나트륨이 수용되며, 내측 상부 공간에는 질소 가스나 아르곤 가스 등의 불활성가스가 소정의 압력으로 채워질 수 있다.
상기 음극용기는 양극용기(14)와 동일하게 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속 소재로 이루어질 수 있다. 음극용기(12)의 표면에는 크롬, 몰리브덴 등을 주성분으로 하는 내식층이 코팅될 수 있다. 상기 음극용기(12)는 음극의 외부 단자의 역할도 수행한다.
상기 음극용기(12)의 하단에는 음극용기(12)에 채워진 나트륨이 전해질관(10)과 접촉할 수 있도록 나트륨이 빠져나올 수 있는 개구부(13)가 형성된다. 상기 개구부(13)를 통해 나온 나트륨은 전해질관(10)과 음극용기(12) 사이에 채워져 전해질관(10)의 내벽과 접촉한다.
상기 전해질관(10)은 나트륨 이온을 통과시킬 수 있는 베타알루미나 세라믹으로 이루어진다. 상기 전해질관(10)은 튜브 형태로 이루어져 소정 간격을 두고 음극용기(12)를 감싸며 설치된다.
본 나트륨 유황 이차전지(100)는 음극으로 나트륨을 사용하고 양극으로 황을 사용한다. 이에 본 나트륨 유황 이차전지(100)의 방전 시에는 나트륨이온이 전해질관(10)을 통과하여 양극 측으로 이동하고 유황 및 전자와 반응하여 다황화나트륨이 된다. 충전 시에는 다황화나트륨이 전자를 방출하여 나트륨이온과 유황으로 분리된다. 나트륨이온은 전해질관(10)을 통과하여 음극 측으로 이동하고 전자를 받아 나트륨으로 복귀한다. 나트륨 유황 이차전지(100)의 충방전은 대략 300℃ 내지 350℃ 온도에서 이루어진다.
이러한 나트륨 유황 전지는 음극과 양극의 쇼트(short)를 방지하기 위하여, 음극용기(12)와 양극용기(14) 사이에 절연체(20)가 설치되어 음극용기(12)와 양극용기(14)를 절연시킨다.
상기 절연체(20)는 알파알루미나 세라믹으로 이루어진 링 형태의 구조물로, 양극 용기(14)와 음극용기(12) 사이에 설치되어 두 부재 사이를 절연시키게 된다.
음극용기 및 양극용기는 상기 절연체(20)에 접합되는 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)를 매개로 절연체(20)에 고정된다. 상기 금속칼라(16)를 매개로 음극용기가 절연체(20)에 결합되며, 금속브라켓(19)을 매개로 양극용기가 절연체(20)에 결합된다.
상기 금속칼라(16)는 금속 재질의 링 형태로 이루어져 절연체(20)의 내측에 배치된다. 금속칼라(16)의 하단은 절연체(20)의 윗면에 접합되고, 상단은 위로 연장되어 음극용기(12)와 접합된다. 상기 금속브라켓(19)은 절연체(20)와 양극용기(14)를 연결하는 구조물로, 금속재질의 링 형태로 이루어져 절연체(20)의 외측에 배치된다. 상기 금속브라켓(19)의 하단은 절연체(20) 윗면에 접합되고, 상단은 위로 연장되어 양극용기(14)의 상단과 접합된다.
상기 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)은 알루미늄 합금으로 이루어지며, 알파알루미나 세라믹재질인 절연체(20)와는 초음파 접합 공정을 통해 용접된다. 초음파 접합 공정에 대해서는 뒤에서 다시 설명하도록 한다.
본 실시예에서, 상기 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)은 모두 절연체(20)의 윗면에 이격되어 접합된 구조로 되어 있다. 여기서 윗면이라 함은 도 1과 같이 전지를 세웠을 때 위쪽을 향하는 면을 의미한다.
이와 같이 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)이 절연체(20)의 윗면에 접합되도록 함으로써, 초음파 접합 공정을 이용하여 상기 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)을 절연체(20)에 접합시킬 수 있게 된다.
여기서, 상기 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)은 절연체(20)의 동일 면에 같이 접합됨에 따라 쇼트를 방지하기 위해 서로 소정 거리 이격된다.
또한, 더욱 확실한 쇼트 방지를 위해, 상기 절연체(20)는 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)이 접합되는 면에 계단형태의 단차부(22)가 가공된다. 그리고 상기 단차부(22)의 단차져 이격된 면에 각각 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)이 접합된 구조로 되어 있다. 이에 금속칼라(16)가 접합된 면과 금속브라켓(19)이 접합된 면이 서로 단차져 높이가 차이 나므로 금속칼라(16)와 금속브라켓(19) 간의 쇼트를 확실히 방지할 수 있게 된다.
도 1은 상기 단차부(22)가 전지의 외측에서 내측으로 가면서 높이나 낮아지도록 형성된 구조를 예시하고 있다. 이에 금속칼라(16)는 높이나 낮은 절연체(20)의 내측에 위치한 단차면에 접합되고, 금속브라켓(19)은 상대적으로 높이가 높은 절연체(20)의 외측에 위치한 단차면에 접합된다.
도 2는 도 1의 구조와는 다른 실시예를 도시하고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 절연체(20)에 형성되는 단차부(22)는 전지의 외측에서 내측으로 가면서 높이가 높아지도록 형성된다. 이에 금속칼라(16)는 높이나 높은 절연체(20)의 내측에 위치한 단차면에 접합되고, 금속브라켓(19)은 상대적으로 높이가 낮은 절연체(20)의 외측에 위치한 단차면에 접합된다.
한편, 상기와 같이 절연체(20)에 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)을 접합하여 전지를 제조하기 위한 공정 및 장치에 대해 살펴보면 다음과 같다.
본 실시예에서, 절연체(20)에 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)을 접합하는 공정은 초음파 접합 공정을 통해 이루어지며, 이를 위해, 본 전지 제조 장치는 초음파 용접기를 포함한다.
도 3은 본 실시예에 따른 초음파 용접기를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 상기 초음파 용접기(50)는 본체(51) 하부에 설치되어 접합물이 고정되는 앤빌(52), 본체(51)에 수직으로 설치되어 앤빌(52)에 고정된 접합물에 초음파 진동을 가하는 소노트로드(54), 본체(51)를 승하강시키는 구동부(56), 초음파 진동을 발생하는 발진기(58), 상기 발진기(58)와 소노트로드(54) 사이에 설치되어 발진기(58)의 초음파 진동에 의한 직선 왕복 운동을 상기 소노트로드(54)의 왕복 회전 운동으로 변환하여 전달하는 변환부를 포함한다. 상기 구동부(56)는 본체(51)를 승하강시켜 가압력을 발생시키기 위한 것으로 유압이나 공압으로 신축작동되는 구동실린더를 이용한 구조일 수 있다.
상기 발진기(58)는 내부에 진동원으로 압전체를 구비할 수 있으며, 외측으로 진동로드(60)가 설치되어 압전체에서 발생된 초음파 진동으로 진동로드(60)를 축방향을 따라 초음파 진동하는 구조로 되어 있다.
상기 소노트로드(54)는 앤빌(52)과의 사이에서 접합물인 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)에 초음파 진동을 가하게 된다.
여기서 접합될 절연체(20)와 금속칼라(16)는 링 형태를 이룸에 따라 초음파 진동을 절연체(20)의 중심축선에 직각인 평면상에서 절연체(20)의 원주방향으로 발생할 필요가 있다.
이에 본 장치는 상기 변환부를 통해 소노트로드(54)를 왕복 회전 운동시켜 절연체(20)의 원주방향으로 초음파 진동이 일어나도록 한다.
이를 위해, 상기 변환부는 본체(51)에 회전가능하게 설치되어 수직으로 연장되고, 상단은 상기 발진기(58)의 진동로드(60)에 결합되어 진동로드(60)의 직선왕복운동에 대해 왕복회전운동하며, 하단에는 상기 소노트로드(54)가 결합되는 회전체(60)를 포함한다. 상기 회전체(60)는 본체(51)에 베어링블럭(62)을 매개로 설치된다. 또한, 상기 진동로드(60)와 회전체(60)는 직각으로 배치되어 결합된다. 진동로드(60)와 회전체(60) 사이의 동력전달을 위해, 예를 들어 상기 진동로드(60)와 회전체(60)는 웜과 웜기어로 결합되거나 베벨기어 또는 링크부재를 이용하여 결합될 수 있다. 진동로드(60)와 회전체(60)의 결합구조는 진동로드(60)의 직선운동을 회전체(60)의 회전운동으로 전환시킬 수 있으면 모두 적용가능하며 특별히 한정되지 않는다.
이에 본 용접기(50)는 발진기(58)의 초음파진동을 회전체(60)를 통해 소노트로드(54)의 회전운동으로 전달하여 소노트로드(54)가 링 형태의 금속칼라(16)나 금속브라켓(19)을 절연체(20)의 원주방향으로 진동시킴으로써, 초음파 용접이 이루어지게 된다.
이하, 전지 제조를 위한 초음파 접합공정을 살펴보면 다음과 같다.
본 실시예에서, 초음파 접합 공정은 절연체(20)에 금속칼라(16) 또는 금속브라켓(19)을 가압 밀착시키는 단계와, 절연체(20)와 금속칼라(16) 또는 절연체(20)와 금속브라켓(19)에 초음파 진동을 가해 두 부재를 접합하는 단계를 포함한다.
초음파 접합은 접합물에 초음파 진동을 가하여 계면의 산화물층을 제거하면서 마찰에 의한 열과 가압력에 의하여 확산 접합되는 공정이다.
상기 초음파 진동은 절연체(20)의 중심축선에 직각인 평면상에서 절연체(20)의 원주방향으로 일어나게 된다. 이에 링 형태의 절연체(20) 윗면에 역시 링형태의 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)이 원주방향으로 진동되면서 접합된다.
이와 같이, 초음파 접합 공정을 통해 절연체(20)에 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)을 접합함으로써, 상온에서 30초 이내에 접합을 완료할 수 있게 된다. 또한, 세라믹과 금속의 직접 마찰 접합이므로 종래와 달리 인서트메탈이 불필요하다.
여기서, 초음파 접합을 위해 상기 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)은 마그네슘을 포함하는 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)은 마그네슘을 포함하는 Al4000계열이나 Al6000계열의 알루미늄 합금일 수 있다. 본 실시예에서 상기 마그네슘은 알루미늄 합금에 대해 0.5 ~ 6중량% 미만으로 포함될 수 있다. 마그네슘이 상기 범위를 벗어나게 결합력이 떨어지는 문제가 발생된다.
상기 초음파 접합 공정에서 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)의 접합 순서는 특별히 한정되지 않는다. 일차로 금속칼라(16)를 절연체(20)에 접합하고 순차적으로 금속브라켓(19)을 절연체(20)에 접합할 수 있다.
상기 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)은 절연체(20)의 동일 면에 이격되어 접합되므로 초음파 용접기(50)를 이용하여 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)을 순차적으로 접합 가능하다.
본 실시예에서 초음파 접합시 소노트로드(54)를 통해 가해지는 초음파 진동의 주파수는 18 ~ 40kHz일 수 있다. 초음파 진동 주파수가 상기 범위를 벗어나게 되면 용접이 제대로 이루어지지 않게 된다.
이와 같이, 본 나트륨 유황 전지는 절연체(20)의 윗면에 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)이 접합되도록 구성함으로써, 초음파 접합이 가능하도록 하여 보다 용이하고 신속하게 전지를 제조할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
10 : 전해질관 12 : 음극용기
13 : 개구부 14 : 양극용기
16 : 금속칼라 19 : 금속브라켓
20 : 절연체 22 : 단차부
50 : 초음파용접기 51 : 본체
52 : 앤빌 54 : 소노트로드
56 : 구동부 58 : 발진기
59 : 진동로드 60 : 회전체

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  7. 나트륨 유황 전지의 양극과 음극을 절연하는 절연체에 금속칼라와 금속브라켓을 접합하여 나트륨 유황 전지 제조하는 나트륨 유황 전지 제조 장치에 있어서,
    상기 나트륨 유황 전지의 절연체에 금속칼라와 금속브라켓을 초음파 접합하기 위한 초음파 용접기를 포함하고,
    상기 초음파 용접기는 본체 하부에 설치되어 접합물이 고정되는 앤빌, 본체에 수직으로 설치되어 앤빌에 고정된 접합물에 초음파 진동을 가하는 소노트로드, 본체를 승하강시키는 구동부, 초음파 진동을 발생하는 발진기, 상기 발진기와 소노트로드 사이에 설치되어 발진기의 초음파 진동에 의한 직선 왕복 운동을 상기 소노트로드의 왕복 회전 운동으로 변환하여 전달하는 변환부를 포함하는 나트륨 유황 전지 제조 장치.
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  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 변환부는 본체에 회전가능하게 설치되어 수직으로 연장되고, 상단은 상기 발진기의 진동로드에 외주부가 결합되어 진동로드의 직선왕복운동에 대해 왕복회전운동하며, 하단에는 상기 소노트로드가 결합되는 회전체를 포함하는 나트륨 유황 전지 제조 장치.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0589906A (ja) * 1991-09-27 1993-04-09 Yuasa Corp 密閉形二次電池
JP2000268855A (ja) * 1999-03-16 2000-09-29 Hitachi Ltd ナトリウム−硫黄電池
JP2000323167A (ja) * 1999-05-14 2000-11-24 Hitachi Ltd ナトリウム−硫黄電池の製造方法及び製造装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0589906A (ja) * 1991-09-27 1993-04-09 Yuasa Corp 密閉形二次電池
JP2000268855A (ja) * 1999-03-16 2000-09-29 Hitachi Ltd ナトリウム−硫黄電池
JP2000323167A (ja) * 1999-05-14 2000-11-24 Hitachi Ltd ナトリウム−硫黄電池の製造方法及び製造装置

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