KR20160001089A - Sodium-sulfur battery of enhanced sealing performance - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 나트륨과 유황 및 고체전해질로 이루어지는 나트륨 유황전지에 관한 것이다.
The present invention relates to a sodium sulfur battery comprising sodium, sulfur and a solid electrolyte.
전기, 전자, 통신 등의 산업이 급속히 발전함에 따라 에너지밀도가 높고 고출력이 가능하며, 수명이 긴 고성능 전지의 개발이 요구되고 있는 실정이다.As the industries such as electricity, electronics, and communication rapidly develop, there is a demand for development of a high-performance battery having high energy density, high output power, and long life.
이러한 요구에 따라 안출된 전지 중 나트륨 유황전지가 있다.There is a sodium-sulfur battery in the battery which is devised according to this demand.
나트륨-유황전지(NaS전지)는 야간에 전력을 비축하여 주간에 이용하는 용도로 주로 사용되고 있는 전지이다.A sodium-sulfur battery (NaS battery) is a battery that is mainly used for daytime use by storing electric power at night.
즉, 전력소모의 평준화를 실시하여 전력설비의 합리적 이용을 촉진할 목적으로 도입된 것이다. That is, it was introduced for the purpose of promoting the rational use of electric power facilities by leveling power consumption.
나트륨 유황전지는 나트륨의 표준환원전위가 -2.71V이어서 이를 이용하여 2V이상의 셀전압을 얻을 수 있다는 원리에 근거한 것이다.The sodium-sulfur battery is based on the principle that the standard reduction potential of sodium is -2.71 V, which can be used to obtain a cell voltage of 2 V or more.
구체적으로 설명하면, 나트륨 유황전지는 음극에 나트륨(Na)을 양극에 유황(S)을 사용하고, 전해질로 나트륨이온 전도성을 갖는 고체 전해질의 베타 알루미늄 세라믹스를 주로 사용한다.Specifically, the sodium sulfur battery mainly uses sodium aluminum (Na) as a cathode, sulfur (S) as an anode, and beta-aluminum ceramics as a solid electrolyte having a sodium ion conductivity as an electrolyte.
나트륨 유황전지는 300~350℃부근에서 고체전해질 입자층에 나트륨 이온을 전도시켜 반대극인 유황극과 반응하여 기전력을 발생시켜 방전하게 된다.Sodium sulfur battery conducts sodium ions to the solid electrolyte particle layer at about 300 ~ 350 ℃ and reacts with the opposite sulfur electrode to generate electromotive force.
또, 충전시에는 전기 에너지를 투입하여 나트륨 이온을 나트륨 전극으로 환원시켜 전기를 저장하게 된다.In addition, during charging, electric energy is supplied to reduce sodium ions to sodium electrodes to store electricity.
이와 관련된 기술로서, 한국공개특허 제2013-0136817호의 유황을 포함하는 양극활물질을 수용하는 양극용기와, 나트륨을 포함하는 음극활물질을 수용하는 음극용기, 상기 양극용기와 음극용기 사이에 설치되고 나트륨 이온만을 선택적으로 이동시키는 전해질관, 상기 음극용기와 양극용기 사이에서 음극용기와 양극용기를 절연시키는 절연체, 상기 양극용기 내부에서 양극활물질과 양극용기 사이에 설치되어 양극용기와 양극활물질 간의 수축율 차이에 따른 응력을 흡수하는 완충부재를 포함하는 나트륨 유황 전지가 제시된 바 있다.As a related art, there are disclosed a positive electrode container for containing a positive electrode active material containing sulfur of Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0136817, a negative electrode container for containing a negative electrode active material containing sodium, a negative electrode plate provided between the positive electrode container and the negative electrode, An insulator which insulates the negative electrode container from the positive electrode container and separates the negative electrode container from the positive electrode container; an insulator which is disposed between the positive electrode active material and the positive electrode container in the positive electrode container, A sodium sulfur battery including a buffer member for absorbing stress has been proposed.
종래 기술은 전지 구동에 따른 열 사이클에 의해 발생되는 응력을 완화할 수 있으나, 양극용기와 전해질관 사이에 빈틈이 있어서 누설이 발생하는 문제점이 있다.The prior art can alleviate the stress generated by the heat cycle due to battery operation, but there is a gap between the positive electrode container and the electrolyte tube, which causes leakage.
따라서 상술한 문제점을 해결하기 위한 다양한 기밀성이 강화된 나트륨 유황전지의 개발이 필요한 실정이다.
Therefore, it is necessary to develop a sodium sulfur battery having various air tightness to solve the above-mentioned problems.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 내부에 나트륨과 유황이 위치하는 저장용기에서 누설이 발생하는 것을 방지할 수 있는 기밀성이 강화된 나트륨 유황전지를 제공하기 위한 것이다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a sodium sulfur battery having enhanced airtightness capable of preventing leakage in a storage container in which sodium and sulfur are located. will be.
본 발명에 따른 기밀성이 강화된 나트륨 유황전지(1000)는 내부에 나트륨이 위치하는 나트륨위치공간(101)과 유황이 위치하는 유황위치공간(102)이 각각 형성되며, 내주면에 제1요철(110)이 형성되는 저장용기(100); 상기 나트륨위치공간(101)과 유황위치공간(102) 사이에 설치되어 나트륨 이온을 선택적으로 이동시키는 고체전해질(200); 상기 고체전해질(200)의 외주면에 결합되는 절연체(300); 및 상기 절연체(300)의 외주면과 저장용기(100)의 내주면 사이에 설치되며, 외주면에 상기 제1요철(110)에 용접 결합되기 위한 제2요철(410)이 형성되는 브라켓(400);을 포함하는 것을 특징으로 한다.The
또한, 상기 기밀성이 강화된 나트륨 유황전지(1000)는 상기 제1요철(110)과 제2요철(410) 사이에 내부식성 금속으로 도금되는 도금체(500);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The
또한, 상기 도금체(500)는 니켈 또는 알루미늄인 것을 특징으로 한다.Further, the plating
또한, 상기 기밀성이 강화된 나트륨 유황전지(1000)는 상기 도금체(500)가 도금되는 부위에 초음파 진동을 가하는 것을 특징으로 한다.In addition, the sodium-
또한, 상기 브라켓(400)은 외주면 상단에 상기 저장용기(100)의 내주면 상단에 안착되는 안착턱(420)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the
이에 따라, 본 발명에 따른 기밀성이 강화된 나트륨 유황전지는 저장용기의 내주면에 형성된 제1요철과 브라켓의 외주면에 형성된 제2요철이 서로 용접 결합됨으로써, 저장용기의 내주면과 브라켓의 외주면 사이에 빈틈이 발생하는 것을 방지하여 저장용기에서 누설이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
Accordingly, in the sodium-sulfur battery having improved airtightness according to the present invention, the first irregularities formed on the inner circumferential surface of the storage container and the second irregularities formed on the outer circumferential surface of the bracket are welded to each other, So that it is possible to prevent leakage from occurring in the storage container.
도 1은 본 발명에 따른 기밀성이 강화된 나트륨 유황전지의 개략도
도 2는 본 발명에 따른 저장용기의 내주면과 브라켓의 외주면이 서로 용접 결합된 부위의 확대도1 is a schematic view of a sodium-sulfur battery having enhanced airtightness according to the present invention;
2 is an enlarged view of a portion where the inner peripheral surface of the storage container and the outer peripheral surface of the bracket are welded to each other according to the present invention
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described more specifically with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the technical concept of the present invention, are incorporated in and constitute a part of the specification, and are not intended to limit the scope of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 기밀성이 강화된 나트륨 유황전지(1000)의 개략도이다.1 is a schematic view of a sodium-
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기밀성이 강화된 나트륨 유황전지(1000)는 저장용기(100), 고체전해질(200), 절연체(300), 브라켓(400)을 포함하여 구성된다.1, a sodium-
상기 저장용기(100)는 절연성 있는 재지로 이루어지며, 상단이 개구되며, 내부 중심에 나트륨이 수용되는 나트륨위치공간(101)과 유황이 수용되는 유황위치공간(102)이 각각 형성된다.The
또한, 상기 저장용기(100)는 내주면에 제1요철(110)이 형성된다.In addition, the
상기 제1요철(110)은 나사산 형태로 형성될 수 있다.The
또한, 상기 저장용기(100)는 상기 나트륨위치공간(101)에 위치하는 나트륨과 상기 유황위치공간(102)에 위치하는 유황이 서로 전기적으로 연결되도록 내주면에 전도성이 있는 재질(미도시)이 설치된다.The
또한, 상기 저장용기(100)는 원통형태로 형성될 수 있다.In addition, the
상기 고체전해질(200)은 상기 나트륨위치공간(101)과 유황위치공간(102) 사이에 설치되어 상기 나트륨위치공간(101)과 유황위치공간(102)을 분리하며, 나트륨 이온만을 선택적으로 이동시킨다.The
또한, 상기 고체전해질(200)은 나트륨 유황 전지(1000)가 충전 및 방전되면 나트륨 이온이 통과되는 통로 역할을 하게 된다.In addition, the
상기 고체전해질(200)은 베타알루미나 재질로 이루어지며, 원통형태로 형성될 수 있다.The
이 때, 상기 고체전해질(200)의 상단에는 덮개(10)가 결합될 수 있다.At this time, the lid 10 can be coupled to the upper end of the
상기 절연체(300)는 상기 고체전해질(200)의 외주면에 결합되어 상기 고체전해질(200)과 저장용기(100)의 사이에 간격을 두어 절연하는 역할을 한다.The
또한, 상기 절연체(300)는 상기 고체전해질(200)의 상단에 안착되는 단턱이 더 형성될 수 있다.In addition, the
이 때, 상기 덮개(10)는 상기 절연체(300)의 상단에 결합될 수 있다.At this time, the lid 10 may be coupled to the upper end of the
상기 브라켓(400)은 상기 절연체(300)의 외주면과 저장용기(100)의 내주면 사이에 설치되며, 외주면에 상기 제1요철(110)에 용접 결합되기 위한 제2요철(410)이 형성된다.The
상기 제2요철(410)은 나사산 형태로 형성될 수 있으며, 상기 제1요철(110)에 맞물린 상태로 용접 결합된다.The second concave and
이에 따라, 본 발명에 따른 기밀성이 강화된 나트륨 유황전지(1000)는 저장용기(100)의 내주면에 형성된 제1요철(110)과 브라켓(400)의 외주면에 형성된 제2요철(410)이 서로 용접 결합됨으로써, 저장용기(100)의 내주면과 브라켓(400)의 외주면 사이에 빈틈이 발생하는 것을 방지하여 저장용기(100)에서 누설이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
Accordingly, the
도 2는 본 발명에 따른 저장용기(100)의 내주면과 브라켓(400)의 외주면이 서로 용접 결합된 부위의 확대도이다.2 is an enlarged view of a portion where the inner circumferential surface of the
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기밀성이 강화된 나트륨 유황전지(1000)는 상기 제1요철(110)과 제2요철(410) 사이에 내부식성 금속으로 도금되는 도금체(500)를 더 포함하여 구성될 수 있다.2, the sodium-
상기 도금체(500)는 나트륨의 열팽창계수와 유황의 열팽창계수의 사이에 있는 열팽창계수를 가지며, 나트륨 유황전지(1000)의 충전 및 방전 과정에서 발생하는 열에 의해 상기 제1요철(110)과 제2요철(410)의 열팽창 및 열수축으로 인한 열충격을 흡수하는 역할을 한다.The
상기 도금체(500)는 니켈 또는 알루미늄으로 구성될 수 있다.The plating
또한, 상기 도금체(500)는 상기 제1요철(110)에 도금된 다음 상기 제2요철(410)과 결합되거나, 상기 제2요철(410)에 도금된 다음 상기 제1요철(110)과 결합될 수 있다.The
한편, 본 발명에 따른 기밀성이 강화된 나트륨 유황전지(1000)는 상기 도금체(500)가 도금되는 부위에 초음파 진동을 가하여, 상기 도금체(500)를 이루는 내부식성 금속이 상기 도금체(500)가 도금되는 부위인 제1요철(110)과 제2요철(410) 사이로 좀 더 용이하게 침투되게 할 수 있다.The
좀 더 상세하게, 상기 도금체(500)는 용융 수지상태로 제1요철(110)과 제2요철(410) 사이로 침투되는데, 이 때, 상기 도금체(500)가 도금되는 부위에 초음파 진동을 가하면 용융 수지가 초음파 진동을 받아서 제1요철(110)과 제2요철(410) 사이로 좀 더 용이하게 침투할 수 있다.More specifically, the plating
또한, 상기 도금체(500)는 상기 도금체(500)가 도금되는 부위가 제1요철(110) 또는 제2요철(410)일 경우에도 상기 제1요철(110) 또는 제2요철(410)에 초음파 진동을 가하여 상기 도금체(500)의 수평방향 두께를 일정하게 할 수 있다.The
좀 더 상세하게, 상기 도금체(500)는 용융 수지상태로 제1요철(110) 또는 제2요철(410)에 도금되는데, 이 때, 상기 도금체(500)가 도금되는 부위에 초음파 진동을 가하면 용융 수지가 진동운동을 하면서 제1요철(110) 또는 제2요철(410) 상에 용융 수지의 수평방향 두께가 일정하게 이동할 수 있다.More specifically, the
또한, 상기 브라켓(400)은 외주면 상단에 상기 저장용기(100)의 내주면 상단에 안착되는 안착턱(420)이 형성될 수 있다.In addition, the
이에 따라, 상기 브라켓(400)은 상기 안착턱(420)에 의해 상하방향의 힘을 받더라도 하측으로 이동이 최대한 방지되는 효과가 있다.Accordingly, even if the
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
1000 : 기밀성이 강화된 나트륨 유황전지
10 : 덮개
100 : 저장용기
101 : 나트륨위치공간
102 : 유황위치공간
110 : 제1요철
200 : 고체전해질
300 : 절연체
400 : 브라켓
410 : 제2요철
420 : 안착턱
500 : 도금체1000: Sodium sulfur battery with enhanced airtightness
10: Cover
100: storage container
101: sodium position space 102: sulfur position space
110: 1st unevenness
200: solid electrolyte
300: Insulator
400: Bracket
410: second unevenness
420: seat jaw
500: Plated body
Claims (5)
상기 나트륨위치공간(101)과 유황위치공간(102) 사이에 설치되어 나트륨 이온을 선택적으로 이동시키는 고체전해질(200);
상기 고체전해질(200)의 외주면에 결합되는 절연체(300); 및
상기 절연체(300)의 외주면과 저장용기(100)의 내주면 사이에 설치되며, 외주면에 상기 제1요철(110)에 용접 결합되기 위한 제2요철(410)이 형성되는 브라켓(400);을 포함하는 것을 특징으로 하는 기밀성이 강화된 나트륨 유황전지(1000).
A storage vessel 100 in which a sodium position space 101 in which sodium is located and a sulfur position space 102 in which sulfur is located are formed respectively and first irregularities 110 are formed on the inner circumferential surface;
A solid electrolyte 200 disposed between the sodium position space 101 and the sulfur position space 102 to selectively move sodium ions;
An insulator 300 coupled to an outer circumferential surface of the solid electrolyte 200; And
And a bracket 400 installed between the outer circumferential surface of the insulator 300 and the inner circumferential surface of the storage container 100 and having second concavities and convexities 410 welded to the first concavo- (S100). ≪ / RTI >
상기 제1요철(110)과 제2요철(410) 사이에 내부식성 금속으로 도금되는 도금체(500);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기밀성이 강화된 나트륨 유황전지(1000).
The sodium-sulfur battery (1000) according to claim 1, wherein the airtightness-enhanced sodium-
And a plated body (500) plated with a corrosion-resistant metal between the first protrusions (110) and the second protrusions (410).
니켈 또는 알루미늄인 것을 특징으로 하는 기밀성이 강화된 나트륨 유황전지(1000).
The plating apparatus according to claim 2, wherein the plating member (500)
(1000) having enhanced airtightness, characterized in that it is nickel or aluminum.
상기 도금체(500)가 도금되는 부위에 초음파 진동을 가하는 것을 특징으로 하는 기밀성이 강화된 나트륨 유황전지(1000).
The sodium sulfur battery (1000) according to claim 2, wherein the airtightness-enhanced sodium sulfur battery
The sodium sulfur battery (1000) according to any one of the preceding claims, wherein ultrasonic vibration is applied to a portion where the plating body (500) is plated.
외주면 상단에 상기 저장용기(100)의 내주면 상단에 안착되는 안착턱(420)이 형성되는 것을 특징으로 하는 기밀성이 강화된 나트륨 유황전지(1000).
The apparatus of claim 1, wherein the bracket (400)
And a seating step (420) is formed at the upper end of the outer circumferential surface and seated on the upper end of the inner circumferential surface of the storage container (100).
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2014
- 2014-06-26 KR KR1020140078849A patent/KR101589148B1/en active IP Right Grant
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