KR101451409B1 - CATHODE ELECTRODE PLATE COVER OF sodium sulfur battery - Google Patents

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Abstract

나트륨-유황 전지의 음극 전극판 덮개를 제공한다. 본 발명에 따르면, 절연링과 열압착 접합시 인서트재를 삽입하여 접합되는 나트륨-유황 전지의 음극 전극판 덮개에 있어서, 원판형상으로 이루어지는 본체; 및 상기 본체에 원형상으로 주름이 적어도 하나 이상 형성되는 주름부를 포함한다.A negative electrode plate cover of a sodium-sulfur battery is provided. According to the present invention, there is provided a negative electrode plate cover for a sodium-sulfur battery which is joined by inserting an insert member in a thermal compression bonding with an insulating ring, the cover comprising: And a wrinkle portion having at least one wrinkle in a circular shape on the body.

Description

나트륨-유황 전지의 음극 전극판 덮개{CATHODE ELECTRODE PLATE COVER OF sodium sulfur battery}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a sodium-sulfur battery,

본 발명은 나트륨-유황 전지의 음극 전극판 덮개에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지 작동시 전지 내부 온도의 승하강에 의한 스트레스 발생시에도 열팽창을 완충할 수 있는 나트륨-유황 전지의 음극 전극판 덮개에 관한 것이다.The present invention relates to a negative electrode plate cover of a sodium-sulfur battery, and more particularly, to a negative electrode plate cover of a sodium-sulfur battery which can buffer thermal expansion even when stress due to rising and falling of the internal temperature of the battery occurs during operation of the battery. .

이러한 나트륨-유황 전지는 음극 활물질인 나트륨과 양극 활물질인 유황을, 나트륨 이온을 선택적으로 투과시키는 기능을 가지는 고체 전해질인 β-알루미나(alumina)로서 격리 수납한 구조를 가지고, 대략 300~350℃의 고온으로 작동시킨 밀폐형 고온 2차 전지이다.Such a sodium-sulfur battery has a structure in which sodium, which is an anode active material, and sulfur, which is a cathode active material, are isolated and stored as? -Alumina, which is a solid electrolyte having a function of selectively permeating sodium ions, Temperature sealed secondary battery operated at a high temperature.

이러한 나트륨-유황 전지의 구조는, 원통형의 양극 용기에, 예를 들면 카본 펠트(carbon felt) 등의 양극용 도전재에 함침되는 용융 유황을 수용하고, 카트리지(cartridge)에 용융 금속 나트륨(Na)을 수용한다.The structure of such a sodium-sulfur battery is a structure in which molten metal impregnated into a conductive material for a positive electrode such as carbon felt is accommodated in a cylindrical positive electrode container, molten metal sodium (Na) is injected into the cartridge, Lt; / RTI >

그리고, 나트륨 이온을 선택적으로 투과시키는 기능을 가지고 β-알루미나로 이루어지는 원통형의 고체 전해질관의 내부에 상기 카트리지를 수납하고, 원통형의 안전관을 상기 카트리지와 상기 고체 전해질관의 사이의 간격에 상기 카트리지 및 상기 고체 전해질관으로부터 각각 일정한 간격을 두고 설치한다.The cartridge is housed in a cylindrical solid electrolyte tube made of? -Alumina having a function of selectively passing sodium ions, and a cylindrical safety tube is inserted into the gap between the cartridge and the solid electrolyte tube. And the solid electrolyte pipe at regular intervals.

이러한 나트륨-유황 전지에서, 상기 고체 전해질관은 그 개구단에 글래스 접합(glass bonding)되고 α-알루미나(세라믹)로 이루어지는 절연링 및 금속으로 이루어진 양극 접합재를 이용하여 양극 용기와 결합되어 있다. 또한, 상기 절연링의 상단면은 금속으로 이루어진 음극 전극판 덮개와 결합되고, 상기 음극 전극판 덮개에는 음극 단자가 결합된다.In such a sodium-sulfur battery, the solid electrolyte tube is bonded to the positive electrode container by glass bonding to the open end thereof, and using an anode bonding material composed of an insulating ring made of? -Alumina (ceramic) and a metal. The upper surface of the insulating ring is coupled to a cathode electrode plate cover made of metal, and the cathode terminal is coupled to the cathode electrode plate cover.

상기 절연링은 상기 음극 전극판 덮개와 열압착 접합(thermal compression bonding: TCB)에 의하여 결합된다.The insulating ring is joined to the negative electrode plate cover by thermal compression bonding (TCB).

상기 절연링은 세라믹으로 이루어져 있고, 상기 음극 접합재는 예컨대, 스텐레스 스틸(SUS) 등과 같은 금속으로 이루어져 있으므로, 상기 절연링과 상기 음극 접합재의 접합시 이들의 용이한 접합을 위하여 접합부에 인서트재(insert material) 금속이 하나의 밀봉링(sealing ring)으로 구성되어 삽입된다.Since the insulating ring is made of ceramic and the anode bonding material is made of a metal such as stainless steel (SUS), for example, when the insulating ring is bonded to the cathode bonding material, material metal is inserted as a sealing ring.

그러나, 종래의 음극 전극판 덮개는 단순히 원형상으로 이루어져 있으므로, 열팽창 계수가 작은 세라믹으로 이루어진 절연링과, 열팽창 계수가 큰 금속으로 이루어진 음극 전극판 덮개간의 접합으로 인하여, 전지 작동시 전지 내부 온도의 승하강으로 인하여 스트레스가 발생되면 열팽창 계수 차이로 인하여 상기 음극 전극판 덮개의 접합부가 상기 절연링으로부터 쉽게 박리되는 문제점이 있었다.
However, since the conventional negative electrode plate lid is simply formed in a circular shape, due to the connection between the insulating ring made of a ceramic having a small thermal expansion coefficient and the negative electrode plate lid made of a metal having a large thermal expansion coefficient, When the stress is generated due to the rising and falling, there is a problem that the joint portion of the cathode plate cover is easily peeled off from the insulating ring due to the difference in thermal expansion coefficient.

본 발명은 전지 작동시 전지 내부 온도의 승하강에 의한 스트레스 발생시에도 열팽창을 완충할 수 있도록 하여 음극 전극판 덮개의 접합부가 절연링으로부터 박리되는 현상을 미연에 방지할 수 있는 나트륨-유황 전지의 음극 전극판 덮개를 제공하고자 한다.The present invention relates to a negative electrode of a sodium-sulfur battery which is capable of buffering thermal expansion even in the event of stress due to rising and falling of the internal temperature of the battery during battery operation, thereby preventing the junction of the negative electrode plate cover from peeling off from the insulating ring Electrode plate cover.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 절연링과 열압착 접합시 인서트재를 삽입하여 접합되는 나트륨-유황 전지의 음극 전극판 덮개에 있어서,According to an embodiment of the present invention, there is provided a negative electrode plate lid of a sodium-sulfur battery which is joined by inserting an insert material in a thermocompression bonding with an insulating ring,

원판형상으로 이루어지는 본체; 및A main body having a disk shape; And

상기 본체에 원형상으로 주름이 적어도 하나 이상 형성되는 주름부를 포함하는 나트륨-유황 전지의 음극 전극판 덮개가 제공된다.There is provided a negative electrode plate cover for a sodium-sulfur battery including a wrinkle portion having at least one wrinkle formed in a circular shape on the body.

상기 주름부는 상기 본체의 상하 방향으로 굴곡지게 형성될 수 있다.The pleats may be formed to bend in a vertical direction of the main body.

상기 주름부는 상기 절연링과 접합되는 접합부의 내측 부위에 형성될 수 있다.The corrugation may be formed on the inner side of the joint portion to be joined to the insulating ring.

상기 주름부는 전지 작동시 온도 승하강에 의한 열팽창을 효과적으로 완충할 수 있도록 상기 본체의 직경 중심과 동일한 직경 중심을 가질 수 있다.
The pleated portion may have the same diameter center as the center of the diameter of the body so as to effectively buffer the thermal expansion due to temperature rise and fall during operation of the battery.

본 실시예에 따르면, 전지 작동시 전지 내부 온도의 승하강에 의한 스트레스 발생시에도 열팽창을 완충할 수 있으므로, 음극 전극판 덮개의 접합부가 절연링으로부터 박리되는 현상을 미연에 방지할 수 있다.
According to the present embodiment, the thermal expansion can be buffered even when stress due to the rising and falling of the internal temperature of the battery occurs during operation of the battery, so that the joint portion of the negative electrode plate cover can be prevented from peeling off from the insulating ring.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나트륨-유황 전지의 음극 전극판 덮개의 결합 상태를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나트륨-유황 전지의 음극 전극판 덮개의 결합 상태를 나타낸 일부 확대도이다.1 is a schematic cross-sectional view illustrating a state in which a negative electrode plate cover of a sodium-sulfur battery according to an embodiment of the present invention is engaged.
FIG. 2 is a partially enlarged view illustrating a state in which a negative electrode plate cover of a sodium-sulfur battery according to an embodiment of the present invention is engaged.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Wherever possible, the same or similar parts are denoted using the same reference numerals in the drawings.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는” 의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나트륨-유황 전지의 음극 전극판 덮개의 결합 상태를 나타낸 개략적인 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나트륨-유황 전지의 음극 전극판 덮개의 결합 상태를 나타낸 일부 확대도이다.1 is a schematic cross-sectional view illustrating a state in which a negative electrode plate cover of a sodium-sulfur battery according to an embodiment of the present invention is engaged. FIG. 2 is a partially enlarged view illustrating a state in which a negative electrode plate cover of a sodium-sulfur battery according to an embodiment of the present invention is engaged.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 나트륨-유황 전지는, 예를 들면 카본 펠트(carbon felt) 등의 양극용 도전재(20)에 함침되는 용융 유황을 수용하는 원통형의 양극 용기(10)와; 용융 금속 나트륨(Na)을 수용하는 카트리지(cartridge)(30)와; 상기 카트리지(30)를 내부에 수납하고, 나트륨 이온을 선택적으로 투과시키는 기능을 가지고 β-알루미나로 이루어지는 원통형의 고체 전해질관(40); 상기 카트리지(30)와 상기 고체 전해질관(40)의 사이의 간격에 상기 카트리지 및 상기 고체 전해질관(40)으로부터 각각 일정한 간격을 두고 설치되는 원통형의 안전관(50)을 포함한다.1 and 2, a sodium-sulfur battery according to an embodiment of the present invention includes a cylindrical-shaped battery housing a molten sulfur impregnated in a conductive material 20 for a positive electrode such as carbon felt, A positive electrode container 10 of positive electrode material; A cartridge 30 for receiving molten metal sodium (Na); A cylindrical solid electrolyte tube (40) made of? -Alumina having a function of storing the cartridge (30) therein and selectively transmitting sodium ions; And a cylindrical safety tube 50 spaced apart from the cartridge 30 and the solid electrolyte tube 40 at regular intervals from the cartridge 30 and the solid electrolyte tube 40, respectively.

이러한 나트륨-유황 전지에 있어서, 상기 고체 전해질관(40)은 그 개구단에 글래스 접합(glass bonding)되고 α-알루미나(세라믹)로 이루어지는 절연링(60) 및 금속(예컨대, SUS)으로 이루어진 양극 접합재(70)를 이용하여 양극 용기(10)와 결합되어 있다. 또한, 상기 절연링(60)의 상단면은 금속(예컨대, SUS)으로 이루어진 음극 전극판 덮개(80)과 결합되고, 상기 음극 전극판 덮개(80)는 음극 단자(90)와 결합되어 있다.In this sodium-sulfur battery, the solid electrolyte tube 40 is glass bonded to the open end thereof, and an insulating ring 60 made of? -Alumina (ceramic) and a cathode made of metal (e.g., SUS) And is joined to the positive electrode container 10 by using the bonding material 70. The top surface of the insulating ring 60 is coupled to a negative electrode plate cover 80 made of metal (for example, SUS), and the negative electrode plate cover 80 is coupled to the negative electrode terminal 90.

상기 음극 전극판 덮개와 상기 절연링과 열압착 접합(TCB)에 의한 접합시 이들의 용이한 접합을 위하여 접합 부위에 인서트재(insert material)(100)가 삽입된다.An insert material (100) is inserted into the junction between the cathode plate lid and the insulating ring for easy joining by thermocompression bonding (TCB).

상기 음극 전극판 덮개(80)는 원판형상으로 이루어지는 본체(82); 및The cathode electrode plate lid 80 includes a main body 82 having a disk shape; And

상기 본체(82)에 원형상으로 주름이 적어도 하나 이상 형성되는 주름부(84)를 포함할 수 있다.And a corrugated portion 84 having at least one corrugation formed in a circular shape in the main body 82.

상기 본체(82)의 가장자리에는 상기 인서트재(100)가 삽입되어 상기 절연링(60)과 접합되는 접합부(86)가 형성될 수 있다.A joint portion 86 may be formed at an edge of the main body 82 to insert the insert 100 into the insulating ring 60.

상기 주름부(84)는 전지 작동시 전지 내부의 온도 승하강에 의한 열팽창을 완충할 수 있도록 상기 본체(82)의 상하 방향으로 굴곡지게 형성될 수 있다.The corrugated portion 84 may be bent in the vertical direction of the main body 82 so as to buffer thermal expansion due to temperature rising and falling during the operation of the battery.

상기 주름부(84)는 전지 작동시 온도 승하강에 의한 열팽창을 용이하게 완충할 수 있도록 상기 접합부(86)의 내측 부위에 형성될 수 있다.The corrugated portion 84 may be formed on the inner side of the bonding portion 86 so that the thermal expansion due to temperature rise and fall can be easily buffered during operation of the battery.

상기 주름부(84)는 전지 작동시 온도 승하강에 의한 열팽창을 효과적으로 완충할 수 있도록 상기 본체(82)의 직경 중심과 동일한 직경 중심을 가질 수 있다.The corrugated portion 84 may have the same diameter center as the center of the diameter of the body 82 so as to effectively buffer the thermal expansion due to temperature rise and fall during operation of the battery.

이하에서, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 나트륨-유황 전지의 음극 전극판 덮개의 작용에 대해서 설명한다.Hereinafter, the operation of the cathode plate cover of the sodium-sulfur battery according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

본 발명의 나트륨-유황 전지의 음극 전극판 덮개(80)와 상기 절연링(60)의 열압착 접합(TCB)에 의한 접합을 위하여, 상기 접합부(86)와 상기 절연링(60)의 사이에 인서트재(100)를 삽입한다.For bonding the cathode electrode plate cover 80 of the sodium-sulfur battery of the present invention to the insulating ring 60 by thermocompression bonding (TCB), an insulating ring 60 is provided between the junction portion 86 and the insulating ring 60 Insert the insert material (100).

그리고, 상기 인서트재(100)를 상기 음극 전극판 덮개(80)의 접합부(86)와 상기 절연링(60)의 사이에 삽입한 상태에서 예컨대, 700℃~800℃의 온도 및 5~6톤의 가압력 조건하에서 상기 음극 전극판 덮개(80)과 절연링(60)의 열압착 접합으로 접합한다.When the insert member 100 is inserted between the joint portion 86 of the negative electrode plate cover 80 and the insulating ring 60, for example, at a temperature of 700 ° C. to 800 ° C. and 5 to 6 tons The cathode electrode plate cover 80 and the insulating ring 60 are joined together by thermal compression bonding.

이와 같이, 상기 절연링(60)과 접합된 음극 전극판 덮개(80)는, 전지 작동시 전지 내부의 온도 승하강에 의한 스트레스가 발생되어도 열팽창이 큰 주름부(84)가 상기 본체(82)의 상하 방향으로 팽창 또는 수축되면서 완충 작용을 하게 되므로, 상기 본체의 접합부(86)가 상기 절연링(60)으로부터 박리되지 않게 되는 것이다.
The negative electrode plate lid 80 bonded to the insulating ring 60 is formed with a wrinkle portion 84 having a large thermal expansion even when stress is generated due to the rise and fall of the temperature inside the battery, The joint portion 86 of the main body is not peeled off from the insulating ring 60 because the buffering effect is exerted while expanding or contracting in the vertical direction of the insulating ring 60.

10: 양극 용기 20: 양극용 도전재
30: 카트리지 40: 고체 전해질관
50: 안전관 60: 절연링
70: 양극 접합재 80: 음극 전극판 덮개
82: 본체 84: 주름부
86: 접합부 90: 음극 단자
100: 인서트재10: positive electrode container 20: conductive material for positive electrode
30: Cartridge 40: Solid electrolyte tube
50: safety tube 60: insulating ring
70: positive electrode bonding material 80: cathode electrode plate cover
82: main body 84:
86: junction 90: negative terminal
100: insert material

Claims (4)

절연링과 열압착 접합시 인서트재를 삽입하여 접합되는 나트륨-유황 전지의 음극 전극판 덮개에 있어서,
원판형상으로 이루어지는 본체; 및
상기 본체에 원형상으로 주름이 적어도 하나 이상 형성되는 주름부
를 포함하고,
상기 본체의 가장자리에는 상기 인서트재가 삽입되어 상기 절연링과 접합되는 접합부가 형성되고,
상기 주름부는 상기 본체의 상하 방향으로 굴곡지게 형성되고,
상기 주름부는 상기 절연링과 접합되는 접합부의 내측 부위에 형성되는 나트륨-유황 전지의 음극 전극판 덮개.A negative electrode plate lid for a sodium-sulfur battery which is joined by inserting an insert material in a thermal compression bonding with an insulating ring,
A main body having a disk shape; And
Wherein at least one corrugation is formed in the main body in a circular shape,
Lt; / RTI >
Wherein a joint portion is formed at an edge of the main body so that the insert member is inserted into the insert ring,
The folded portion is formed to be bent in the vertical direction of the main body,
And the pleats are formed on an inner side portion of a joint portion to be joined to the insulating ring. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 주름부는 전지 작동시 온도 승하강에 의한 열팽창을 효과적으로 완충할 수 있도록 상기 본체의 직경 중심과 동일한 직경 중심을 가지는 나트륨-유황 전지의 음극 전극판 덮개.The method according to claim 1,
Wherein the wrinkle portion has the same diameter center as the center of the diameter of the main body so as to effectively buffer thermal expansion due to temperature rise and fall during operation of the battery.
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