KR101460281B1 - INSERT MATERIAL FOR THERMAL COMPRESSION BONDING OF sodium sulfur battery - Google Patents

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Abstract

나트륨-유황 전지의 열압착 접합용 인서트재를 제공한다. 본 발명에 따르면, 고체 전해질관의 개구단에 접합되는 절연링과 양극 접합재 및 음극 접합재의 열압착 접합시 접합 부위에 삽입되는 나트륨-유황 전지의 열압착 접합용 인서트재에 있어서, 상기 인서트재는 평탄한 띠상으로 형성되는 본체; 및 상기 본체의 일부분이 단락되는 단락부를 포함한다.The insert material for thermocompression bonding of a sodium-sulfur battery is provided. According to the present invention, there is provided an insert material for thermocompression bonding of a sodium-sulfur battery to be inserted into a joint portion of an insulating ring bonded to an open end of a solid electrolyte tube, a positive electrode bonding material and a negative electrode bonding material, A body formed into a strip; And a shorting portion in which a part of the main body is short-circuited.

Description

나트륨-유황 전지의 열압착 접합용 인서트재{INSERT MATERIAL FOR THERMAL COMPRESSION BONDING OF sodium sulfur battery}[0001] INSERT MATERIAL FOR THERMAL COMPRESSION BODING OF SODIUM SULFIDE BATTERY [0002]

본 발명은 나트륨-유황 전지의 열압착 접합용 인서트재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열압착 접합시 인서트재의 일부분이 팽창되거나 수축될 때 발생하는 우그러짐 현상을 방지할 수 있는 나트륨-유황 전지의 열압착 접합용 인서트재에 관한 것이다.The present invention relates to an insert material for thermocompression bonding of a sodium-sulfur battery, and more particularly, to a sodium-sulfur battery which can prevent a writhing phenomenon caused when a part of an insert material is expanded or contracted during a thermocompression bonding To an insert material for thermocompression bonding.

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 접합재를 이용하여 음극 덮개와 음극 단자와 결합되어 있다.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 the negative electrode cover and the negative electrode terminal using a negative electrode bonding material made of a metal.

상기 절연링은 상기 양극 접합재 및 음극 접합재와 열압착 접합(thermal compression bonding: TCB)에 의하여 결합된다.The insulating ring is joined to the positive electrode bonding material and the negative electrode bonding material by thermal compression bonding (TCB).

그러나, 상기 절연링은 세라믹으로 이루어져 있고, 상기 양극 접합재 및 상기 음극 접합재는 예컨대, 스텐레스 스틸(SUS) 등과 같은 금속으로 이루어져 있으므로, 상기 절연링과 양극 접합재 및 음극 접합재의 접합시 이들의 용이한 접합을 위하여 접합부에 인서트재(insert material) 금속이 하나의 밀봉링(sealing ring)으로 구성되어 삽입된다.However, since the insulating ring is made of ceramic, and the positive electrode bonding material and the negative electrode bonding material are made of a metal such as stainless steel (SUS), for example, when the insulating ring is bonded to the positive electrode bonding material and the negative electrode bonding material, An insert material metal is inserted into the joining part as a sealing ring.

그러나, 종래의 밀봉링은 단순히 평평한 링 형상으로 형성되어 있으며, 밀봉링의 재질은 열평창 계수가 큰 스테인레스 스틸(SUS)로 이루어져 있으므로, 열압착 접합시 밀봉링의 길이 방향으로 우그러지는 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
However, since the conventional sealing ring is formed simply in the shape of a flat ring, and the material of the sealing ring is made of stainless steel (SUS) having a large coefficient of thermal expansion, a phenomenon that the sealing ring is wrinkled in the longitudinal direction of the sealing ring .

본 발명은 열압착 접합시 인서트재의 일부분이 팽창되거나 수축될 때 발생하는 우그러짐 현상을 방지할 수 있는 나트륨-유황 전지의 열압착 접합용 인서트재를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide an insert material for thermo-compression bonding of a sodium-sulfur battery which can prevent a writhing phenomenon that occurs when a part of the insert material is expanded or contracted at the time of thermocompression bonding.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고체 전해질관의 개구단에 접합되는 절연링과 양극 접합재 및 음극 접합재의 열압착 접합시 접합 부위에 삽입되는 나트륨-유황 전지의 열압착 접합용 인서트재에 있어서,According to an embodiment of the present invention, there is provided an insert material for thermo compression bonding of a sodium-sulfur battery to be inserted into a joint portion at the time of thermocompression bonding of an insulating ring, an anode joint material and an anode joint material bonded to an open end of a solid electrolyte tube,

평탄한 띠상으로 형성되는 본체; 및 상기 본체의 일부분이 단락되는 단락부를 포함하는 나트륨-유황 전지의 열압착 접합용 인서트재가 제공된다.A body formed in a flat band shape; And a short-circuit part in which a part of the body is short-circuited.

상기 단락부는 열압착 접합시 상기 본체의 열팽창되는 길이를 흡수할 수 있는 간극을 갖도록 형성될 수 있다.The shorting portion may be formed to have a gap capable of absorbing the thermally expanded length of the body when the thermocompression bonding is performed.

상기 본체의 재질은 열팽창 계수가 큰 스테인레스 스틸(SUS) 재질로 이루어질 수 있다.
The main body may be made of stainless steel (SUS) having a large thermal expansion coefficient.

본 실시예에 따르면, 열압착 접합시 인서트재의 일부분이 팽창되거나 수축될 때 발생하는 우그러짐 현상을 방지할 수 있다.
According to the present embodiment, it is possible to prevent the wrinkle phenomenon that occurs when a part of the insert material is expanded or contracted during the thermocompression bonding.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나트륨-유황 전지의 열압착 접합용 인서트재의 결합 상태를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나트륨-유황 전지의 열압착 접합용 인서트재의 단면도이다.FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a state in which an insert member for thermocompression bonding of a sodium-sulfur battery according to an embodiment of the present invention is engaged.
2 is a cross-sectional view of an insert material for thermocompression bonding of a sodium-sulfur battery according to an embodiment of the present invention.

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 열압착 접합용 인서트재의 결합 상태를 나타낸 개략적인 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나트륨-유황 전지의 열압착 접합용 인서트재를 나타낸 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나트륨-유황 전지의 열압착 접합용 인서트재의 일부 단면도이다.FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a state of the insert member for thermocompression bonding of a sodium-sulfur battery according to an embodiment of the present invention. 2 is a perspective view showing an insert member for thermocompression bonding of a sodium-sulfur battery according to an embodiment of the present invention. 3 is a partial cross-sectional view of an insert member for thermocompression bonding of a sodium-sulfur battery according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 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 to 3, 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 a 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 접합재(80)를 이용하여 음극 덮개(90)와 음극 단자(92)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 upper surface of the insulating ring 60 is connected to the negative electrode cover 90 and the negative electrode terminal 92 by using a negative electrode bonding material 80 made of metal (for example, SUS).

상기 절연링(60)과 상기 양극 접합재 및 음극 접합재와 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 joints for easy joining of the insulating ring (60) and the cathode and anode joints by thermocompression bonding (TCB).

이러한 나트륨-유황 전지의 열압착 접합용 인서트재(100)는, 고체 전해질관(40)의 개구단에 글래스 접합되는 절연링(60)과 양극 접합재(70) 및 음극 접합재(80)의 열압착 접합시 접합 부위에 삽입되어 나트륨-유황 전지의 고체 전해질관(60) 내부를 밀봉하기 위한 것이다.The insert material 100 for thermocompression bonding of such a sodium-sulfur battery includes an insulating ring 60 which is glass-bonded to the open end of the solid electrolyte pipe 40, a thermocompression bonding material 60 for bonding the positive electrode bonding material 70 and the negative electrode bonding material 80 And to seal the inside of the solid electrolyte pipe (60) of the sodium-sulfur battery by being inserted into the joint portion at the time of bonding.

상기 인서트재(100)는 평탄한 띠상으로 형성되는 본체(110); 및The insert material (100) comprises a body (110) formed in a flat strip shape; And

상기 본체(110)의 일부분이 단락되는 단락부(120)를 포함할 수 있다.And may include a shorting part 120 where a part of the body 110 is short-circuited.

상기 단락부(120)는 열압착 접합시 열압착에 의하여 상기 본체의 열팽창되는 길이를 흡수할 수 있는 간극(d)을 갖도록 형성될 수 있다.The short circuit part 120 may be formed to have a gap d that can absorb the thermally expanded length of the main body by thermocompression bonding at the time of thermocompression bonding.

상기 본체(110)의 재질은 열팽창 계수가 큰 스테인레스 스틸(SUS) 재질로 이루어질 수 있다.The main body 110 may be made of stainless steel (SUS) having a large thermal expansion coefficient.

이하에서, 도 1 내지 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 나트륨-유황 전지의 열압착 접합용 인서트재의 접합에 대해서 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1 and 2, the joining of the insert material for thermocompression bonding of a sodium-sulfur battery according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 나트륨-유황 전지의 열압착 접합용 인서트재(100)는 상기 절연링(60)과 상기 양극 접합재(70) 및 상기 음극 접합재(80)와 열압착 접합(TCB)에 의한 접합시 이들의 용이한 접합을 위하여 접합 부위에 삽입된다.The insert member 100 for thermocompression bonding of the sodium-sulfur battery of the present invention is formed by bonding the insulating ring 60 to the positive electrode bonding material 70 and the negative electrode bonding material 80 by thermocompression bonding (TCB) For easy joining.

즉, 상기 인서트재(100)가 상기 절연링(60)과 상기 양극 접합재(70)의 사이에 삽입되면, 상기 인서트재(100)의 상단부는 상기 절연링(60)의 하단부에 접촉되고, 상기 인서트재(100)의 하단부는 상기 양극 접합재(70)의 상단부에 접촉된다.That is, when the insert material 100 is inserted between the insulating ring 60 and the anode bonding material 70, the upper end of the insert material 100 contacts the lower end of the insulating ring 60, The lower end of the insert material 100 is in contact with the upper end of the positive electrode bonding material 70.

또한, 상기 인서트재(100)가 상기 절연링(60)과 상기 음극 접합재(80)의 사이에 삽입되면, 상기 인서트재(100)의 상단부는 상기 음극 접합재(80)의 하단부에 접촉되고, 상기 인서트재(100)의 하단부는 상기 절연링(60)의 상단부에 접촉된다.When the insert 100 is inserted between the insulating ring 60 and the cathode bonding material 80, the upper end of the insert 100 contacts the lower end of the cathode bonding material 80, The lower end of the insert member (100) is in contact with the upper end of the insulating ring (60).

이와 같이, 상기 인서트재(100)를 상기 절연링(60)과 상기 양극 접합재(70) 및 상기 음극 접합재(80)의 접합 부위에 삽입한 상태에서 상기 절연링(60)을 상기 양극 접합재(70) 및 음극 접합재(80)와 열압착을 행한다.The insulator ring 60 is inserted into the gap between the insulating ring 60 and the positive electrode bonding material 70 and the negative electrode bonding material 80 so that the positive electrode bonding material 70 And the negative electrode bonding material 80 are subjected to thermocompression bonding.

상기 열압착시의 온도는 예컨대, 800℃~900℃이고, 상기 인서트재(100)의 본체(110)에 가해지는 가압력이 예컨대 5~6톤이 인가되므로, 상기 인서트재(100)의 열압착시 상기 본체(110)는 녹아서 퍼지면서 팽창되는데, 상기 인서트재(100)의 단락부(120)가 상기 본체(110)의 열팽창되는 부분을 흡수하게 되므로, 열압착시 우그러짐 현상을 방지할 수 있게 되는 것이다.
Since the pressing force applied to the main body 110 of the insert member 100 is, for example, 5 to 6 tons, the temperature of the insert member 100 is 800 to 900 ° C., The main body 110 is melted and spread while being expanded. Since the short-circuit part 120 of the insert material 100 absorbs the thermally expanded part of the main body 110, it is possible to prevent wrinkling It will be.

10: 양극 용기 20: 양극용 도전재
30: 카트리지 40: 고체 전해질관
50: 안전관 60: 절연링
70: 양극 접합재 80: 음극 접합재
100: 인서트재 110: 본체
120: 단락부10: 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: negative electrode bonding material
100: insert material 110:
120:

Claims (3)

고체 전해질관의 개구단에 접합되는 절연링과 양극 접합재 및 음극 접합재의 열압착 접합시 접합 부위에 삽입되는 나트륨-유황 전지의 열압착 접합용 인서트재에 있어서,
평탄한 띠상으로 형성되는 본체; 및
상기 본체의 일부분이 단락되는 단락부
를 포함하고,
상기 단락부는 열압착 접합시 상기 본체의 열팽창되는 길이를 흡수할 수 있는 간극을 갖도록 형성되고,
상기 본체의 재질은 열팽창 계수가 큰 스테인레스 스틸(SUS) 재질로 이루어지고,
상기 열압착시의 온도는 800℃~900℃이고, 상기 인서트재의 본체에는 5~6톤의 가압력이 인가되는 나트륨-유황 전지의 열압착 접합용 인서트재.
An insert material for thermocompression bonding of a sodium-sulfur battery to be inserted into a joint portion of an insulating ring, an anode joint material and an anode joint material which are joined to an open end of a solid electrolyte tube,
A body formed in a flat band shape; And
Wherein a short-circuit part
Lt; / RTI >
Wherein the shorting portion is formed to have a gap capable of absorbing a thermally expanded length of the body when thermocompression bonding,
The main body is made of stainless steel (SUS) having a large thermal expansion coefficient,
Wherein the temperature during the thermocompression bonding is 800 ° C to 900 ° C, and a pressing force of 5 to 6 tons is applied to the main body of the insert material.
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JPH0935744A (en) * 1995-07-17 1997-02-07 Hitachi Ltd Sodium-sulfur battery

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JPH0935744A (en) * 1995-07-17 1997-02-07 Hitachi Ltd Sodium-sulfur battery

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