KR20130075435A - Sodium-sulfur rechargeable battery and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A sodium-sulfur battery with excellent anti-corrosion and bond strength when grafting metal and ceramics together is provided to simplify the junction process. CONSTITUTION: A sodium-sulfur battery includes an anode container (14) accommodating sulfur, a cathode container (12) accommodating sodium, an electrolyte pipe (10) installed between the anode container and the cathode container and selectively moves only sodium ions, an insulator (20) insulating the cathode container and the anode container, a metal collar (16) installed on the cathode container and welded into the insulator, and a metal bracket (19) installed on the anode container and welded into the insulator. The metal collar or/and the metal bracket has/have a terminal welded on the insulator by an insertion metal (30) intermediation located on one side and extended to the outside of the body.

Description

나트륨 유황 전지 및 그 제조 방법{SODIUM-SULFUR RECHARGEABLE BATTERY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}SODIUM-SULFUR RECHARGEABLE BATTERY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME

본 발명은 나트륨 유황 전지에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 세라믹과 금속의 접합 구조를 개선한 나트륨 유황전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sodium sulfur battery. More particularly, the present invention relates to a sodium sulfur battery and a method for manufacturing the same, in which the joint structure of ceramic and metal is improved.

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.Generally, a sodium-sulfur battery is developed as a large-capacity power storage battery because of its high energy density, charge / discharge efficiency, self-discharge, and irregular charge / discharge characteristics.

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.Sodium sulfur batteries use sodium alumina (Na) as the cathode, sulfur (S) as the anode, and beta-alumina ceramics of the solid electrolyte having sodium ion conductivity as the electrolyte. The sodium sulfur battery includes an anode tube enclosing an electrolyte tube and an electrolyte tube. The electrolyte tube has a structure in which a beta-alumina ceramic having a property of passing only sodium ions is formed in a tube shape. The inside of the electrolyte tube is filled with sodium, and sulfur and carbon felt are placed between the electrolyte tube and the positive electrode container. The sodium ion is transferred between the cathode and the anode through the beta alumina, which is an electrolytic tube, to charge and discharge the battery.

나트륨 유황 전지는 양극과 음극 사이를 절연하는 절연체로서, 알파알루미나 세라믹이 사용된다. Sodium sulfur batteries are insulators that insulate the positive and negative electrodes, and alpha-alumina ceramics are used.

세라믹(ceramic)은 내식성, 전기 절연성 및 고온에서의 기계적 특성이 우수하기 때문에 화학 공업용 장치의 부품으로 많이 이용되고 있다. 그러나, 세라믹은 딱딱하고 부서지기 쉽기 때문에 금속재료에 비해 성형가공성이 뒤떨어진다. 특히 인성이 부족하기 때문에 충격력에 대한 저항이 약하다.Ceramics are widely used as components of chemical industry devices because of their excellent corrosion resistance, electrical insulation and mechanical properties at high temperatures. However, since ceramics are hard and brittle, moldability is inferior to metal materials. In particular, due to the lack of toughness, the resistance to impact force is weak.

따라서 세라믹만으로 나트륨 유황 전지의 부품을 제조하기 어려워 금속 재료와의 접합체로써 사용되는 경우가 많다. 전지의 설계 구성에서 음극과 양극을 절연하기 위해서는 반드시 세라믹 부품을 사용하여야 하며, 금속과의 접합이 양호하게 이루어져야 한다. 이에 절연체의 상단과 하단에는 각각 링 형태의 금속칼라(collar)와 금속브라켓이 접합된다. 상기 금속칼라를 매개로 음극용기가 절연체에 결합되며, 금속브라켓을 매개로 양극용기가 절연체에 결합된다. Therefore, it is difficult to manufacture parts of a sodium sulfur battery using only ceramics, and it is often used as a bonding material with a metal material. In order to insulate the negative electrode from the positive electrode in the battery design, the ceramic parts must be used, and the metal should be well bonded. The upper and lower ends of the insulator are respectively joined with a ring-shaped metal collar and a metal bracket. The negative electrode container is coupled to the insulator through the metal collar, and the positive electrode container is coupled to the insulator through the metal bracket.

이러한 부품의 접합 방법으로는 세라믹의 표면에 메탈라이징(metalizing)층을 형성하여 납땜재를 녹여서 접합하는 브레이징 공법이 일반적이다. 또한, 세라믹과 금속 부품간에 티탄(Titan)을 함유하는 활성 금속 부재를 이용하여 융점에서 접합하는 방법이 있다.As a method of joining such a component, a brazing method in which a metalizing layer is formed on a surface of a ceramic and a solder is melted and joined is generally used. There is also a method of joining at the melting point by using an active metal member containing titanium between the ceramic and the metal part.

그러나, 상기한 종래 기술은 접합을 위한 삽입부재의 온도가 대부분 800도 이상이기 때문에 전지의 부품 소재를 알루미늄으로 선택하기 어려워진다. 더욱이 글래스 접합(세라믹과 세라믹의 접합)시 온도가 900도 부근이기 때문에 브레이징 공정을 적용하기 곤란하다. 또한, 삽입부재로 사용되는 금속 성분 중에 Si 등이 함유되는 데, 온도가 완전 융점 이상이 되어 액체에서 고체로 응고될 때 Si이 수지상정과 같은 연속한 형상의 결정을 형성한다. 이에 전지 내부에 존재하는 Na에 대한 내부식성이 급격히 저하되고 전지의 수명이 단축되는 요인이 된다.However, in the above-described prior art, it is difficult to select aluminum as the component material of the battery because the temperature of the insertion member for bonding is mostly 800 degrees or more. Furthermore, it is difficult to apply the brazing process because the temperature at the time of glass bonding (bonding of ceramic and ceramic) is around 900 degrees. In addition, Si and the like are contained in the metal component used as the insertion member, and when the temperature is above the complete melting point and solidified from the liquid to solid, Si forms crystals of continuous shape such as dendrite. As a result, corrosion resistance to Na present in the battery is sharply deteriorated and the life of the battery is shortened.

이에, 세라믹과 금속의 접합에 있어서, 나트륨에 대한 내부식성이 우수하고 접합강도가 좋은 나트륨 유황 전지 및 그 제조방법을 제공한다.Thus, in the bonding of ceramic and metal, there is provided a sodium sulfur battery excellent in corrosion resistance to sodium and good bonding strength, and a method of manufacturing the same.

또한, 별도의 단자 접합 공정을 생략할 수 있어 접합 공정을 단순화할 수 있도록 된 나트륨 유황 전지 및 그 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a sodium sulfur battery and a method of manufacturing the same, in which a separate terminal bonding process can be omitted, thereby simplifying the bonding process.

이를 위해 나트륨 유황 전지의 양극과 음극을 절연하는 절연체에 금속재를 접합하는 공정을 포함하는 나트륨 유황 전지 제조 방법에 있어서, To this end, in the sodium sulfur battery manufacturing method comprising the step of bonding a metal material to an insulator that insulates the positive electrode and the negative electrode of the sodium sulfur battery,

절연체와 금속재 사이에 접합되는 삽입금속을 제조하는 단계와, 상기 삽입금속을 절연체와 금속재 사이에 삽입하는 단계, 삽입금속을 매개로 절연체와 금속재를 접합하는 단계를 포함하며, Manufacturing an insert metal joined between the insulator and the metal material, inserting the insert metal between the insulator and the metal material, and joining the insulator and the metal material through the insert metal.

상기 삽입금속 제조 단계에서 삽입금속의 외주면에 외측으로 연장되는 단자를 일체로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In the manufacturing step of the insertion metal may include the step of integrally forming a terminal extending outward on the outer peripheral surface of the insertion metal.

상기 절연체와 금속재 접합은 열압축접합 공정을 통해 이루어질 수 있다.The insulator and the metal material may be bonded through a thermal compression bonding process.

상기 절연체와 금속재 접합시 상기 삽입금속의 단자 외측에 가이드치구를 배치하여 단자를 받쳐 지지하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include supporting a terminal by disposing a guide jig outside the terminal of the insertion metal when the insulator and the metal material are bonded to each other.

상기 절연체와 금속재 접합시 상기 삽입금속 내측에 중심치구를 배치하여 삽입금속의 접합 위치를 중심에 맞추는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include arranging a center fixture inside the insertion metal to center the bonding position of the insertion metal when the insulator and the metal material are joined.

상기 금속재는 음극용기와 절연체 사이에 접합되는 금속칼라 또는/및 양극용기에 설치되고 절연체에 접합되는 금속브라켓일 수 있다.The metal material may be a metal collar bonded between the negative electrode container and the insulator, and / or a metal bracket installed in the positive electrode container and bonded to the insulator.

한편, 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 금속칼라 또는/및 상기 금속브라켓은 절연체 상에 삽입금속을 매개로 접합되며, 상기 삽입금속은 일측에 형성되고 외측으로 연장되는 단자를 포함할 수 있다.On the other hand, the present sodium sulfur battery includes a positive electrode container containing sulfur, a negative electrode container containing sodium, an electrolyte tube installed between the positive electrode container and the negative electrode container to selectively move only sodium ions, and the negative electrode container between the negative electrode container and the positive electrode container. And an insulator for insulating the positive electrode container, a metal collar installed in the negative electrode container and bonded to the insulator, and a metal bracket installed in the positive electrode container and bonded to the insulator, wherein the metal collar or / and the metal bracket is inserted into the insulator. Bonded via, the insertion metal may include a terminal formed on one side and extending to the outside.

상기 삽입금속은 링 형태로 이루어지고, 외주면 일측이 수직으로 연장되어 단자를 형성하는 구조일 수 있다.The insertion metal may have a ring shape and may have a structure in which one side of the outer circumferential surface thereof extends vertically to form a terminal.

상기 단자는 삽입금속에 일체로 형성될 수 있다.The terminal may be integrally formed with the insertion metal.

이와 같이 본 실시예에 의하면, 알파알루미나 세라믹인 절연체에 금속재를 접합함에 있어서, 나트륨에 대한 내부식성이 높은 세라믹 금속 접합부를 얻을 수 있게 된다.Thus, according to this embodiment, when joining a metal material to the insulator which is alpha alumina ceramic, the ceramic metal joint part with high corrosion resistance with respect to sodium can be obtained.

또한, 한번의 접합 공정을 통해 세라믹과 금속재의 접합은 물론, 전지에 단자를 동시에 접합 설치할 수 있게 되어 전지를 별도로 접합해야 하는 불편과, 단자 접합시 발생되는 열변형을 최소화할 수 있게 된다.In addition, the bonding process of the ceramic and the metal material through the one bonding process, as well as the terminal can be bonded to the battery at the same time, it is possible to minimize the inconvenience of the separate bonding of the battery, the thermal deformation generated during the terminal bonding.

또한, 전지 제조 공정을 단순화하고 소요 시간을 단축하여 생산성을 높일 수 있게 된다.In addition, it is possible to increase productivity by simplifying the battery manufacturing process and shortening the required time.

또한, 단자를 용접하지 않고 설치할 수 있어, 용접부위에서 발생되는 전기저항을 현저하게 감소시킴으로써, 전지의 충방전 효율을 높일 수 있게 된다.In addition, the terminal can be installed without welding, thereby significantly reducing the electrical resistance generated at the welded portion, thereby increasing the charge and discharge efficiency of the battery.

도 1은 본 실시예에 따른 나트륨 유황 전지를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 나트륨 유황 전지의 삽입금속을 도시한 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 나트륨 유황 전지 과정을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
1 is a cross-sectional view of a sodium sulfur battery according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic perspective view showing the insertion metal of the sodium sulfur battery according to this embodiment.
3 is a schematic view for explaining a sodium sulfur battery process according to the present embodiment.

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.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 the embodiments described below may be modified in various forms without departing from the spirit and scope of the present invention, .

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.The drawings are schematic and illustrate that they are not drawn to scale. The relative dimensions and ratios of the parts in the figures are shown exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the figures, and any dimensions are merely illustrative and not restrictive.

도 1은 본 실시예에 따른 나트륨 유황 전지를 도시하고 있다.1 shows a sodium sulfur battery according to this embodiment.

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. 1, the sodium sulfur secondary battery 100 of the present embodiment includes an electrolyte tube 10 made of beta alumina ceramics, a negative electrode container 12 positioned inside the electrolyte tube 10 and filled with sodium, And a positive electrode container (14) located outside the tube (10).

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. The positive electrode container 14 is disposed outside the electrolyte pipe 10, and a felt collector 18 containing sulfur is filled between the positive electrode container 14 and the electrolyte pipe 10. The felt collector 18 is, for example, carbon felt having pores therein, and sulfur is contained in the pores. An insulator 20 is installed between the negative electrode container 12 and the positive electrode container 14 to insulate the negative electrode container 12 from the positive electrode container 14. The positive electrode container 14 has a cylindrical shape and is made of a metal material such as aluminum or stainless steel. In addition, a corrosion resistant layer containing chromium, molybdenum or the like as a main component may be coated on the surface of the positive electrode container 14.

상기 음극용기(12)는 나트륨이 수용되며, 내측 상부 공간에는 질소 가스나 아르곤 가스 등의 불활성가스가 소정의 압력으로 채워질 수 있다. The cathode container 12 may contain sodium, and an inert gas such as nitrogen gas or argon gas may be filled at a predetermined pressure in the inner upper space.

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.The negative electrode container may be made of a metal material such as aluminum, stainless steel, and the like as the positive electrode container 14. The surface of the negative electrode container 12 may be coated with a corrosion resistant layer composed mainly of chromium, molybdenum, or the like.

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.In the lower end of the cathode vessel 12, an opening 13 through which the sodium can escape so that sodium filled in the anode vessel 12 can contact the electrolyte tube 10 is formed. Sodium which has passed through the opening 13 is filled between the electrolyte tube 10 and the cathode vessel 12 and comes into contact with the inner wall of the electrolyte tube 10.

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. The electrolyte tube 10 is made of a beta alumina ceramic capable of passing sodium ions. The electrolyte tube 10 is installed in a tube shape and surrounds the cathode container 12 at a predetermined interval.

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.The present sodium sulfur secondary battery 100 uses sodium as a negative electrode and sulfur as a positive electrode. Accordingly, during discharging of the present sodium sulfur secondary battery 100, sodium ions pass through the electrolyte tube 10 to the positive electrode side, and react with sulfur and electrons to become sodium polysulfide. At the time of charging, sodium polysulfide releases electrons and separates into sodium ion and sulfur. The sodium ion passes through the electrolytic tube 10, moves to the cathode side, receives electrons, and returns to sodium. Charging and discharging of the sodium sulfur secondary battery 100 is performed at a temperature of about 300 ° C to 350 ° C.

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. In the sodium sulfur battery, an insulator 20 is installed between the negative electrode container 12 and the positive electrode container 14 to prevent a short between the negative electrode and the positive electrode, thereby forming the negative electrode container 12 and the positive electrode container 14. Insulate.

상기 절연체(20)는 알파알루미나 세라믹으로 이루어진 링 형태의 구조물로, 양극 용기(14)와 음극용기(12) 사이에 설치되어 두 부재 사이를 절연시키게 된다.The insulator 20 is a ring-shaped structure made of alpha alumina ceramic, and is installed between the anode container 14 and the cathode container 12 to insulate the two members.

음극용기 및 양극용기는 상기 절연체(20)에 접합되는 금속재인 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. The negative electrode container and the positive electrode container are fixed to the insulator 20 through the metal collar 16 and the metal bracket 19, which are metal materials bonded to the insulator 20. The negative electrode container is coupled to the insulator 20 through the metal collar 16, and the positive electrode container is coupled to the insulator 20 through the metal bracket 19.

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) 하단에 접합된다. The metal collar 16 is formed in a ring shape of a metal material and disposed inside the insulator 20. The lower end of the metal collar 16 is bonded to the upper surface of the insulator 20, and the upper end is extended to join the negative electrode container 12. The metal bracket 19 is a structure for connecting the insulator 20 and the positive electrode container 14, and is formed in a ring shape made of a metal material and disposed outside the insulator 20. The lower end of the metal bracket 19 is bonded to the lower end of the insulator 20.

상기 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)은 알루미늄 합금으로 이루어지며, 알파알루미나 세라믹재질인 절연체(20)와는 열압착접합 공정을 통해 용접된다.The metal collar 16 and the metal bracket 19 are made of an aluminum alloy, and are welded to the insulator 20 made of alpha alumina ceramic material through a thermocompression bonding process.

여기서, 상기 금속칼라(16)와 금속브라켓(19)은 동일한 금속재로 동일한 공정을 통해 절연체(20)에 접합될 수 있으며, 이하 금속브라켓(19)을 예로서 절연체(20)에 접합되는 구조에 대해 설명한다.Here, the metal collar 16 and the metal bracket 19 may be bonded to the insulator 20 through the same process by the same metal material, the metal bracket 19 to the structure to be bonded to the insulator 20 as an example. Explain.

본 실시예에서, 상기 금속브라켓(19)은 세라믹인 절연체(20)와 금속재인 금속브라켓(19) 사이에 결합재인 삽입금속(30)을 매개로 접합된다.In the present embodiment, the metal bracket 19 is bonded between the insulator 20, which is a ceramic, and the insertion metal 30, which is a bonding material, between the metal bracket 19, which is a metal material.

상기 삽입금속(30)은 Al-Si-Mg계가 사용될 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.The insertion metal 30 may be an Al-Si-Mg system, and is not particularly limited.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 삽입금속(30)은 링 형태로 이루어지며, 일측에는 단자(32)가 수직으로 돌출되도록 형성된 구조로 되어 있다.As shown in FIG. 2, the insertion metal 30 has a ring shape, and on one side thereof, the terminal 32 is formed to protrude vertically.

상기 단자(32)는 전지와 전지간 전기적 연결을 위한 구조물로 이해할 수 있다. 상기 삽입금속(30)은 양극용기(14)와 접합되는 금속재인 금속브라켓(19)과 절연체(20) 사이에 삽입되므로, 양극용기와 전기적으로 연결된다. 따라서 본 실시예에서 상기 삽입금속(30)에 형성되는 단자(32)는 양극의 단자 역할을 하게 된다.The terminal 32 may be understood as a structure for electrical connection between the battery and the battery. Since the insertion metal 30 is inserted between the metal bracket 19 and the insulator 20, which are metal materials bonded to the positive electrode container 14, the insertion metal 30 is electrically connected to the positive electrode container. Therefore, in this embodiment, the terminal 32 formed on the insertion metal 30 serves as a terminal of the positive electrode.

상기 단자(32)는 삽입금속(30)에 일체로 형성된다. 상기 단자(32)는 삽입금속(30)의 외측선단에서 수직으로 절곡되어 위로 연장형성된다. 상기 단자(32)는 링 형태의 삽입금속(30) 외주면과 같이 표면이 원호형태로 만곡된 구조일 수 있으며, 이와 달리 평면형태로 형성될 수 있다.The terminal 32 is integrally formed with the insertion metal 30. The terminal 32 is vertically bent at the outer end of the insertion metal 30 and extends upwardly. The terminal 32 may have a curved surface having an arc shape, such as an outer circumferential surface of the insertion metal 30 having a ring shape, and may be formed in a planar shape.

삽입금속(30)은 링 형태의 구조물로 단자(32)의 설치 위치에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 단자(32)는 링 형태의 삽입금속(30) 어느 한쪽 부분을 대략 폭 10 ~ 20mm, 두께 1 ~ 1.5mm 정도의 크기로 하여 일체로 형성할 수 있다. 상기 단자(32)의 크기는 전지의 크기나 형태에 따라 달라질 수 있으며, 삽입금속(30) 접합 위치에서 전지의 상부로 충분히 돌출되어 단자 역할을 할 수 있을 정도로 충분하다.Insertion metal 30 is a ring-shaped structure is not particularly limited with respect to the installation position of the terminal (32). For example, the terminal 32 may be integrally formed with one portion of the ring-shaped insertion metal 30 having a width of about 10 to 20 mm and a thickness of about 1 to 1.5 mm. The size of the terminal 32 may vary depending on the size or shape of the battery, and enough to protrude to the top of the battery at the insertion metal 30 junction position to serve as a terminal.

이와 같이 단자(32)가 일체로 형성된 삽입금속(30)을 매개로 금속브라켓(19)과 절연체(20)를 접합시킴으로써, 삽입금속(30)은 절연체에 금속브라켓을 접합하는 삽입재로의 역할을 수행하며, 동시에 상기 단자(32)가 전지의 위쪽으로 돌출되어 양극단자 역할을 수행하게 된다. 따라서 전지의 양극에 양극단자를 별도로 설치할 필요가 없게 된다.As such, by bonding the metal bracket 19 and the insulator 20 through the insertion metal 30 having the terminal 32 integrally formed, the insertion metal 30 serves as an insertion material for joining the metal bracket to the insulator. At the same time, the terminal 32 protrudes upward of the battery to serve as a positive electrode terminal. Therefore, the anode terminal of the battery does not need to be separately installed.

여기서, 본 실시예는 금속브라켓(19) 접합을 위한 삽입금속(30)을 예로서 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 음극을 이루는 금속칼라의 접합을 위한 삽입금속에도 동일하게 적용될 수 있다. 이 경우, 금속칼라 접합을 위한 삽입금속 역시 단자가 일체로 형성되어 음극 단자의 역할을 수행할 수 있다. Here, the present embodiment has been described as an insertion metal 30 for bonding the metal bracket 19 as an example, but is not limited thereto and may be equally applicable to the insertion metal for bonding the metal collar forming the cathode. In this case, the insertion metal for metal color joining can also serve as a negative electrode terminal is formed integrally.

한편, 상기와 같이 절연체에 금속브라켓를 접합하여 전지를 제조하기 위한 공정에 대해 살펴보면 다음과 같다.On the other hand, as described above with respect to the process for manufacturing a battery by bonding a metal bracket to the insulator as follows.

본 실시예의 제조 공정은 절연체와 금속재 사이에 접합되는 삽입금속을 제조하는 단계와, 상기 삽입금속을 절연체와 금속재 사이에 삽입하는 단계, 삽입금속을 매개로 절연체와 금속재를 접합하는 단계를 포함하고, 상기 삽입금속 제조 단계시 삽입금속에 단자를 일체로 형성하는 단계를 포함한다.The manufacturing process of the present embodiment includes the steps of manufacturing an insertion metal to be bonded between the insulator and the metal material, inserting the insertion metal between the insulator and the metal material, joining the insulator and the metal material via the insertion metal, And forming a terminal integrally with the insertion metal during the manufacturing step of the insertion metal.

여기서, 상기 절연체와 금속재 접합은 열압축접합 공정을 통해 이루어질 수 있다. 즉, 절연체(20)의 접합면에 삽입금속(30)이 놓여지면 금속재인 금속브라켓(19)을 삽입금속(30) 상에 위치시키고 열압축접합(TCB;Thermal Compression Bonding) 공정을 통해 절연체와 금속브라켓을 접합한다. 상기 열압축접합은 절연체(20)와 금속브라켓(19)의 상하부를 가압하는 가압부재(50)를 이용하여 분위기 온도 600도, 진공도 10-4 torr 이상에서 접합된다.Here, the insulator and the metal material may be bonded through a thermal compression bonding process. That is, when the insertion metal 30 is placed on the bonding surface of the insulator 20, the metal bracket 19, which is a metal material, is placed on the insertion metal 30, and is subjected to thermal compression bonding (TCB) process. Join the metal bracket. The thermal compression bonding is bonded at an ambient temperature of 600 degrees and a vacuum degree of 10 −4 torr or more using a pressing member 50 for pressing the upper and lower portions of the insulator 20 and the metal bracket 19.

이 과정에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 삽입금속(30)에 일체로 형성된 단자(32)는 금속브라켓(19)과 절연체(20) 사이를 지나 전지 위쪽으로 돌출된다. 상기 열압축접합 공정시 내부 분위기 온도는 600도 정도이기 때문에 단자(32)가 기울어질 가능성이 높다.In this process, as shown in FIG. 3, the terminal 32 integrally formed in the insertion metal 30 protrudes upward from the battery through the metal bracket 19 and the insulator 20. Since the internal ambient temperature is about 600 degrees during the thermal compression bonding process, the terminal 32 may be inclined.

이에 본 제조방법은 단자를 받쳐 지지하는 단계를 더 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 단자를 받쳐 지지하기 위해, 상기 절연체(20)와 금속재인 금속브라켓(19) 접합시 상기 삽입금속(30)의 단자(32) 외측에 가이드치구(40)를 배치한다. 사기 가이드치구(40)는 단자(32)의 바깥쪽에 배치되어 절연체와 금속재 접합시 단자를 수직 상태로 유지시키게 된다.In this regard, the manufacturing method further includes supporting the terminal. As shown in FIG. 3, in order to support the terminal, a guide jig 40 is disposed outside the terminal 32 of the insertion metal 30 when the insulator 20 and the metal bracket 19 made of metal are joined. do. The guide jig 40 is disposed outside the terminal 32 to maintain the terminal in a vertical state when the insulator and the metal are joined.

또한, 본 제조 방법은 상기 절연체(20)와 금속재인 금속브라켓(19) 접합시 상기 삽입금속(30) 내측에 중심치구(42)를 배치하여 삽입금속의 접합 위치를 중심에 맞추는 단계를 더 포함한다.In addition, the manufacturing method further includes the step of centering the joining position of the insertion metal by placing a central jig 42 inside the insertion metal 30 when joining the insulator 20 and the metal bracket 19 of the metal material. do.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 중심치구(42)는 링 형태의 삽입금속(30) 중심쪽에 배치된다. 상기 중심치구(42)를 이용하여 접합부의 센터링을 보다 용이하게 수행할 수 있게 된다.As shown in FIG. 3, the central jig 42 is disposed toward the center of the insertion metal 30 in the form of a ring. The center jig 42 can be used to more easily center the junction.

이와 같이, 본 나트륨 유황 전지는 단자(32)가 일체로 형성된 삽입금속(30)을 이용하여 절연체와 금속재를 접합시킴으로써, 삽입금속(30)은 절연체와 금속재를 접합시키고 삽입금속(30)에 형성된 단자(32)는 전지 위쪽으로 돌출되어 단자(32) 역할을 수행하게 된다. 따라서 단자를 별도로 제조하여 전지에 용접하는 수고를 덜 수 있게 된다.As described above, the present sodium sulfur battery bonds the insulator and the metal material by using the insertion metal 30 in which the terminal 32 is integrally formed, so that the insertion metal 30 bonds the insulator and the metal material and is formed on the insertion metal 30. The terminal 32 protrudes above the battery to serve as the terminal 32. Therefore, it is possible to reduce the effort of welding the terminal separately manufactured by the battery.

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.While the illustrative embodiments of the present invention have been shown and described, various modifications and alternative embodiments may be made by those skilled in the art. Such variations and other embodiments will be considered and included in the appended claims, all without departing from the true spirit and scope of the invention.

10 : 전해질관 12 : 음극용기
13 : 개구부 14 : 양극용기
16 : 금속칼라 19 : 금속브라켓
20 : 절연체 30 : 삽입금속
32 : 단자
10: Electrolyte tube 12: Negative electrode container
13: opening 14: positive electrode container
16: metal color 19: metal bracket
20: insulator 30: insert metal
32: terminal

Claims (7)

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 금속칼라 또는/및 상기 금속브라켓은 절연체에 삽입금속을 매개로 접합되며, 상기 삽입금속은 일측에 형성되고 외측으로 연장되는 단자를 포함하는 나트륨 유황 전지.
A positive electrode container containing sulfur, a negative electrode container containing sodium, an electrolyte tube installed between the positive electrode container and the negative electrode container to selectively move only sodium ions, and an insulator that insulates the negative electrode container and the positive electrode container between the negative electrode container and the positive electrode container. A metal collar installed in the negative electrode container and bonded to the insulator, and including a metal bracket installed in the positive electrode container and bonded to the insulator,
The metal collar or / and the metal bracket is bonded to the insulator via an insertion metal, the insertion metal is a sodium sulfur battery comprising a terminal formed on one side and extending to the outside.
제 1 항에 있어서,
상기 단자는 삽입금속에 일체로 형성된 나트륨 유황 전지.
The method of claim 1,
The terminal is a sodium sulfur battery formed integrally with the insertion metal.
나트륨 유황 전지의 양극과 음극을 절연하는 절연체에 금속재를 접합하는 공정을 포함하는 나트륨 유황 전지 제조 방법에 있어서,
절연체와 금속재 사이에 접합되는 삽입금속을 제조하는 단계와, 상기 삽입금속을 절연체와 금속재 사이에 삽입하는 단계, 삽입금속을 매개로 절연체와 금속재를 접합하는 단계를 포함하며,
상기 삽입금속 제조 단계에서 삽입금속의 외주면에 외측으로 연장되는 단자를 일체로 형성하는 단계를 포함하는 나트륨 유황 전지 제조 방법.
In the sodium sulfur battery manufacturing method comprising the step of bonding a metal material to the insulator which insulates the positive electrode and negative electrode of a sodium sulfur battery,
Manufacturing an insert metal joined between the insulator and the metal material, inserting the insert metal between the insulator and the metal material, and joining the insulator and the metal material through the insert metal.
Sodium sulfur battery manufacturing method comprising the step of integrally forming a terminal extending outward on the outer peripheral surface of the insertion metal in the manufacturing step metal.
제 3 항에 있어서,
상기 절연체와 금속재 접합은 열압축접합 공정을 통해 이루어지는 나트륨 유황 전지 제조 방법.
The method of claim 3, wherein
The method of manufacturing a sodium sulfur battery, wherein the insulator and the metal material are bonded through a thermal compression bonding process.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 금속재는 음극용기와 절연체 사이에 접합되는 금속칼라 또는/및 양극용기에 설치되고 절연체에 접합되는 금속브라켓인 나트륨 유황 전지 제조 방법.
The method according to claim 3 or 4,
Wherein said metal material is a metal collar bonded between the negative electrode container and the insulator and / or a metal bracket installed in the positive electrode container and bonded to the insulator.
제 5 항에 있어서,
상기 절연체와 금속재 접합시 상기 삽입금속의 단자 외측에 가이드치구를 배치하여 단자를 받쳐 지지하는 단계를 더 포함하는 나트륨 유황 전지 제조 방법.
The method of claim 5, wherein
And arranging a guide jig outside the terminal of the insertion metal when the insulator and the metal are joined to support the terminal.
제 6 항에 있어서,
상기 절연체와 금속재 접합시 상기 삽입금속 내측에 중심치구를 배치하여 삽입금속의 접합 위치를 중심에 맞추는 단계를 더 포함하는 나트륨 유황 전지 제조 방법.
The method according to claim 6,
And arranging a center fixture inside the insertion metal to center the bonding position of the insertion metal when the insulator and the metal material are bonded to each other.
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