鈉硫電池用絕緣環的製作方法

2023-05-28 21:09:41 4

專利名稱：鈉硫電池用絕緣環的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及鈉硫電池(以下稱為NaS電池)用絕緣環。
背景技術：
作為普通的NaS電池，例如具有如圖3所示結構的NaS電池為人們所知。NaS電池101具有圓筒狀的陽極容器102，用於容納含浸於石墨氈等中的熔融硫磺；用於容納熔融金屬鈉的盒子(鈉保護管)103 ;有底的圓筒狀的固體電解質管104，將該盒子103容納於 內部，並具有選擇性透過鈉離子的功能；有底的圓筒狀的隔壁管105，其在盒子103和固體電解質管104之間的間隙部，與該盒子103和固體電解質管104隔開規定間隔而設置。固體電解質管104通過在開口端採用玻璃接合的α -氧化鋁製絕緣環106和陽極金屬件107與陽極容器102結合。陽極金屬件107具備圓筒部171和從圓筒部171的下端向圓筒部171的內部方向伸出的凸緣部172。另外，絕緣環106的上端面熱壓接合有陰極金屬件108，該陰極金屬件108上熔接固定有陰極蓋109。利用該絕緣環106確保陽極-陰極間的絕緣性的同時將NaS電池101的陽極室Rl和陰極室R2密封。另外，在陽極容器102的外周上部和陰極蓋109的上面分別設置有陽極側端子110和陰極側端子111。在盒子103的上部空間以規定的壓力封入有氮氣或氬氣等惰性氣體，通過該惰性氣體向盒子103內的鈉從設置於盒子底部的小孔131流出的方向施壓。在具有該構造的NaS電池101中，放電時從盒子103的小孔131供給來的鈉在隔壁管105和盒子103的間隙內向上方移動後，越過隔壁管105的上端而在隔壁管105和固體電解質管104的間隙內向下方移動，進而，變成鈉離子並透過固體電解質管104，與陽極容器102內的硫磺S和通過外部電路來的電子反應生成多硫化鈉。充電時與放電相反，發生鈉和硫磺的生成反應。但是，在這樣的NaS電池101中，陽極金屬件107和陰極金屬件108對絕緣環106的接合使用的是熱壓接合。將絕緣環106插入陽極金屬件107的圓筒部171內，在其下面配置陽極金屬件107的凸緣部172，並在其上面配置陰極金屬件108，從上方向下方施壓，由此使絕緣環106接合於陽極金屬件107和陰極金屬件108。

實用新型內容實用新型要解決的問題但是，在這樣的絕緣環106中，在熱壓接合時作用於絕緣環106的彎曲力矩變大，從而存在使固體電解質管104與絕緣環106的接合強度降低的可能。本實用新型是鑑於這樣的實際情況而做出的，其目的在於提供一種能提高固體電解質管與絕緣環的接合強度的可靠性的絕緣環。解決問題的手段為達到上述目的，本實用新型的絕緣環是陶瓷製的絕緣環，其在確保陽極-陰極間的絕緣性的同時，與陽極金屬件、陰極金屬件和β_氧化鋁製的固體電解質管相接合從而密封鈉硫電池的陽極室和陰極室，其特徵在於，在絕緣環的下面外周側與陽極金屬件相接合，在絕緣環的上面內周側與陰極金屬件相接合，將與施加壓力的方向平行的方向設為縱向，將與該縱向垂直的方向設為橫向時，縱向剖面的縱向尺寸/橫向尺寸為1.0以上且3. 5以下，其中，所述壓力是在將所述陽極金屬件和所述陰極金屬件接合於絕緣環時施加的。
此處，優選所述剖面的縱向尺寸/橫向尺寸為1.5以上且3.0以下。另外，優選絕緣環的縱向剖面為矩形實用新型效果若採用本實用新型的絕緣環，能緩和對固體電解質管和絕緣環的接合部的應力，並能提高該接合部的接合強度的可靠性。

圖I是用於說明本實用新型的絕緣環與其他構件的接合狀態的剖面圖。圖2是用於說明同一絕緣環與其他構件的接合方法的剖面圖。圖3是具備現有例的絕緣環的NaS電池的剖視圖。附圖標記說明6絕緣環7陽極金屬件8陰極金屬件71圓筒部72凸緣部a絕緣環剖面的縱向尺寸b絕緣環剖面的橫向尺寸
具體實施方式
以下參照附圖對本實用新型的NaS電池用絕緣環進行說明。此外，在下文中，對與現有例的NaS電池(參照圖3)相同的結構，省略其說明。如圖I所示，絕緣環6用於在確保陽極-陰極間的絕緣性的同時，與陽極金屬件7、陰極金屬件8和P -氧化鋁製的固體電解質管相接合從而將NaS電池的陽極室和陰極室密封，該絕緣環6由a-氧化鋁等陶瓷形成。在本實用新型中，將與施加壓力的方向平行的方向設為縱向，將與該縱向垂直的方向設為橫向時，縱向剖面的縱向尺寸a/橫向尺寸b為1.0以上且3. 5以下，其中，所述壓力是在將陽極金屬件7和陰極金屬件8接合於絕緣環6時施加的。因為如果縱向尺寸a/橫向尺寸b小於1.0，則熱壓接合時的彎曲力矩變大,對接合部的負擔變大,如果縱向尺寸a/橫向尺寸b大於3. 5，則熱壓接合時的彎曲力矩變小，面壓變得不均勻，另外，如果需要的熱壓接合距離恆定，則需要的材料多而損耗變大。此外，更優選剖面的縱向尺寸a/橫向尺寸b在I. 5以上且3.0以下。通過將剖面的縱向尺寸a/橫向尺寸b控制在該範圍，能使熱壓接合時的面壓均勻性和彎曲力矩的平衡最佳，因此能有效提高接合質量和生產效率。另外，由於能將用於絕緣環6的陶瓷降到最小限度，將降低絕緣環6的成本。此外，如圖I所示，在本實施方案中顯示了絕緣環6的縱向剖面為矩形的例子，但絕緣環6的縱向剖面不限於矩形，例如，也可以是將矩形的一部分切掉的形狀。接著，對陽極金屬件7和陰極金屬件8與絕緣環6的接合方法進行說明。如圖2所示，將絕緣環6插入設置於下側接合夾具91上的陽極金屬件7的圓筒部71並將其置於凸緣部72上，進而在絕緣環6上面放置陰極金屬件8。此外，陽極金屬件7的凸緣部72的上面和絕緣環6的下面之間、以及陰極金屬件8的凸緣部81的下面與絕緣環6的上面之間填充有金屬焊料。在這樣的狀態下，如果加熱至500-560°C左右並在上側接合夾具92上施加壓力，則就陽極金屬件7的凸緣部72而言，其厚度減小而向內部方向(圖2中左方向)延伸，其上面72a接合於絕緣環6的下面外周側；另外，就陰極金屬件8而言，其凸緣部81的厚度減小而向外部方向(圖2中右方向)延伸，其下面接合於絕緣環6的上面內周側。若採用本實用新型的絕緣環6，通過使絕緣環6剖面的縱向尺寸a/橫向尺寸b在上述範圍，就能緩和對固體電解質管和絕緣環6的接合部的應力，並能提高該接合部的接合強度的可靠性。權利要求1.ー種絕緣環，是陶瓷製的絕緣環，其在確保陽扱-陰極間的絕緣性的同時，與陽極金屬件、陰極金屬件和β-氧化鋁製的固體電解質管相接合從而密封鈉硫電池的陽極室和陰極室，其特徵在於， 在絕緣環的下面外周側與陽極金屬件接合，在絕緣環的上面內周側與陰極金屬件接ムI=I， 將與施加壓カ的方向平行的方向設為縱向，將與該縱向垂直的方向設為橫向時，縱向剖面的縱向尺寸/橫向尺寸為1.0以上且3. 5以下，其中，所述壓カ是在將所述陽極金屬件和所述陰極金屬件接合於絕緣環時施加的。
2.根據權利要求I所述的絕緣環，其特徵在於，所述剖面的縱向尺寸/橫向尺寸為1.5以上且3.0以下。
3.根據權利要求2所述的絕緣環，其特徵在於，絕緣環的縱向剖面為矩形。
專利摘要本實用新型的絕緣環(6)由陶瓷製成，其在確保陽極-陰極間的絕緣性的同時，與陽極金屬件(7)、陰極金屬件(8)和β-氧化鋁製的固體電解質管相接合從而將鈉硫電池的陽極室和陰極室密封，其特徵在於，將與施加壓力的方向平行的方向設為縱向，將與該縱向垂直的方向設為橫向時，縱向剖面的縱向尺寸a/橫向尺寸b為1.5以上且3.5以下，其中，所述壓力是在將陽極金屬件(7)和陰極金屬件(8)接合於絕緣環(6)時施加的。若採用本實用新型的絕緣環(6)，能緩和對固體電解質管和絕緣環(6)的接合部的應力，並能提高該接合部的接合強度的可靠性。
文檔編號H01M2/08GK202423414SQ201120530688
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月16日 優先權日2011年12月16日
發明者莊村光廣, 松永憲明, 辻雄希 申請人:日本礙子株式會社