JP3068721B2 - ナトリウム−硫黄電池用陽極容器 - Google Patents
ナトリウム−硫黄電池用陽極容器Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Description
池用陽極容器に関するものである。
においては、多硫化ナトリウムに対する耐食性を高める
ために、クロマイジング処理やメッキ等により、容器本
体の内周面に耐食皮膜を形成している。
グ処理はクロムを高温で拡散させるものであるため、容
器本体が融点の低いアルミニウム等の非鉄金属材料で形
成されている場合には適用することができない。また、
クロムメッキでは皮膜の厚さが10〜20μm程度に制
限されるとともに、メッキ特有のピンホールやクラック
等の欠陥があるため、ヒートサイクルにおいて耐食皮膜
が剥離するおそれがある。
ば特開昭61−264659号公報に示すように、低圧
雰囲気中でプラズマ溶射により耐食皮膜を形成する方法
も従来から提案されている。この方法は、円筒状の容器
本体の外周面に皮膜を形成する場合や、フリースタンデ
ィングの場合、すなわち、溶射後に素材を溶解して皮膜
を取り出し、その皮膜で基体を製作する場合には好都合
である。
法においては、低圧雰囲気中でプラズマ溶射を行うた
め、円筒状の容器本体の内周面に皮膜を形成する際で、
特に容器本体の内径が小さい場合には適用することがで
きない。すなわち、低圧雰囲気下ではプラズマアークが
極端に長くなって、通常では300mm以上となるた
め、溶射距離を確保することができず、容器本体を溶融
切断してしまうという問題があった。
する問題点に着目してなされたものであって、その目的
とするところは、容器本体を溶融切断するおそれがな
く、容器本体の内周面に耐食性に優れた耐食皮膜を容易
に形成することができるとともに、その耐食皮膜の耐剥
離性を高めることができるナトリウム−硫黄電池用陽極
容器を提供することにある。
めに、請求項1に記載のナトリウム−硫黄電池用陽極容
器の発明では、金属材料よりなる円筒状の容器本体の内
周面に耐食皮膜を形成してなるナトリウムー硫黄電池用
陽極容器において、前記耐食皮膜はクロム−鉄合金をベ
ースとして、さらに少なくとも二酸化ケイ素及び酸化ク
ロムを含み、該耐食皮膜の残留応力が2〜7kg/m 2
であることを特徴とするものである。
の含有量を体積基準で8〜10%に、酸化クロムの含有
量を体積基準で10〜25%に設定したことを特徴とす
るものである。
と前記耐食皮膜との境界には、少なくとも二酸化ケイ素
の部分が存在することを特徴とするものである。
用陽極容器では、金属材料よりなる円筒状の容器本体の
内周面に耐食皮膜を形成する場合には、クロム−ケイ素
−鉄合金よりなる粉末材を、容器本体の内周面に大気中
でプラズマ溶射する。このとき、まずケイ素が優先的に
酸化されて二酸化ケイ素が形成され、次にクロムが酸化
されて酸化クロムが形成される。このため、耐食皮膜の
組成はクロム−鉄合金をベースとして、二酸化ケイ素及
び酸化クロムを含んだものとなる。この耐食皮膜の残留
応力は、2〜7kg/m 2 に設定されている。
を、重量基準でクロムが45〜95%、ケイ素が2〜2
0%、鉄が残りとなるように設定した場合には、耐食皮
膜における二酸化ケイ素の含有量が体積基準で8〜10
%に、酸化クロムの含有量が体積基準で10〜25%に
なる。
食皮膜の応力が緩和されるとともに、クラックの進行が
防止される。また、二酸化ケイ素の存在により、クラッ
クの進行が防止されるとともに、特に二酸化ケイ素が容
器本体との境界に位置する場合には、容器本体との密着
性が向上する。
黄電池用陽極容器の一実施例を、図面に基づいて詳細に
説明する。
図1に示すように、溶射ガン1を使用して、アルミニウ
ム(Al)またはAl合金等の非鉄金属材料よりなる円
筒状の容器本体2の内周面に、クロム(Cr)−ケイ素
(Si)−鉄(Fe)合金よりなる粉末材3を、大気中
でプラズマ溶射して、耐食皮膜4を形成する。このと
き、粉末材3のCr−Si−Fe合金の組成は、重量基
準でCrが45〜95%、Siが2〜20%、Feが残
りとなるように設定する。
アルゴンガスを使用し、2次ガスとして水素ガスを添加
する。そして、このガスの供給量は、アルゴンガスを2
0〜55リットル/分、水素ガスを0.2〜3.0リッ
トル/分の範囲に設定し、電流は150〜280Aの範
囲に設定する。また、粉末材3の供給量は、10〜85
g/分の範囲に設定する。
ば、容器本体2の内周面に粉末材3を、大気中でプラズ
マ溶射するため、低圧雰囲気下でプラズマ溶射する従来
方法のように、プラズマアークが極端に長くなることは
ない。従って、容器本体2の内径が小さい場合でも、溶
射距離を確保することができて、容器本体2を溶融切断
することなく、容器本体2の内周面に耐食皮膜4を容易
に形成することができる。
0〜180mmで、長さが200〜500mmのものま
で適用可能になる。そして、この容器本体2を200〜
300℃で予熱するとともに、100〜600rpmで
回転させながら、プラズマ溶射を行うことによって、1
0〜200μmの厚さの耐食皮膜4を形成することがで
きる。
に、Cr−Si−Fe合金よりなる粉末材3を、大気中
でプラズマ溶射した場合には、まずSiが優先的に酸化
されて二酸化ケイ素(SiO2 )が形成され、次にCr
が酸化されて酸化クロム(Cr 2 O3 )が形成される。
このため、図2に示すように、耐食皮膜4の組成は、C
r−Fe合金よりなるベース部分5中に、SiO2 の部
分6及びCr2 O3 の部分7が混在したものとなる。こ
のとき、Cr−Fe合金のベース部分5はほとんど酸化
されないため、気孔率が1〜5%で、表面粗度がRa
(平均粗さ、JIS B0601)8〜15μmの緻密な耐食皮
膜4が形成され、ベース部分5のビッカース硬さはH
v:300〜500になる。
i−Fe合金の組成を、重量基準でCrが45〜95
%、Siが2〜20%、Feが残りとなるように設定し
た場合には、耐食皮膜4におけるSiO2 の部分6の含
有量が体積基準で8〜10%に、Cr2 O3 の部分7の
含有量が体積基準で10〜25%になる。ちなみに、C
r−Si−Fe合金の組成を変更した実施例1〜5につ
いて、SiO2 の部分6及びCr2 O3 の部分7の含有
量を調べたところ、表1に示すような結果を得ることが
できた。
れたナトリウム−硫黄電池用陽極容器では、耐食皮膜4
におけるCr−Fe合金のベース部分5中に、Cr2 O
3 の部分7が存在するため、その部分7がクッションに
なって、耐食皮膜4の応力が緩和される。
膜4を形成した場合と、従来方法により耐食皮膜を形成
した場合とについて、耐食皮膜の残留応力を比較試験し
たところ、表2に示すような結果が得られた。なお、残
留応力の測定方法は、微少X線を照射して、その格子定
数の変化から残留応力を求めた。また、ステライト6
は、コバルト(Co)−クロム(Cr)−タングステン
(W)合金であることを示す。
施例6〜8によれば、従来例としての比較例1〜3と比
べて残留応力が大幅に低下したことが判った。また、こ
れらの実施例では耐食皮膜4のベース部分5中に、Si
O2 の部分6及びCr2 O3 の部分7が存在するため、
図2に示すように、ヒートサイクルにおいてベース部5
にクラック8が生じても、これらの部分6,7でクラッ
ク8の進行が阻止される。従って、クラック8が基材で
ある容器本体2の内周面まで貫通するおそれを防止する
ことができる。
膜4を形成した場合と、従来方法により耐食皮膜を形成
した場合とについて、ヒートサイクルと貫通クラックの
発生数との関係を実測したところ、図3に示すような結
果が得られた。なお、クラックの測定方法は、所定サイ
クルで実電池を取り出し、電池中央部の長手方向へ約3
0mmの範囲で、光学顕微鏡(×100倍)により観察
して、貫通クラックの発生数をプロットした。この実測
結果から明らかなように、この実施例によれば従来例に
比較して、容器本体2まで貫通するクラックの発生数が
大幅に低下することが判った。
SiO2 の部分6が容器本体2との境界に位置する場合
には、そのSiO2 がAlまたはAl合金よりなる容器
本体2の表面のAl2 O3 と反応して、容器本体2に対
する耐食皮膜4の密着性が向上する。従って、耐食皮膜
4の耐剥離性を高めることができ、前述した貫通クラッ
クの発生数の減少と相俟って、電池容量をアップするこ
とができる。
膜4を形成した場合(実施例4)と、従来方法により耐
食皮膜を形成した場合とについて、充放電サイクルと電
池容量との関係を実測したところ、図4に示すような結
果が得られた。この実測結果から明らかなように、この
実施例によれば従来例に比較して、電池容量が大幅にア
ップすることが判った。
されるものではなく、この発明の趣旨から逸脱しない範
囲で、例えば次のように各部の構成を変更して具体化し
てもよい。 (a)粉末材3におけるCr−Si−Fe合金の組成を
容器本体2の材質等に応じて適宜に変更すること。 (b)耐食皮膜4におけるSiO2 やCr2 O3 の含有
量を目的に応じて適宜に変更すること。 (c)容器本体2として、鉄系材料を用いること。
れているため、耐食性に優れるばかりか、耐食皮膜の残
留応力が緩和されるとともに、容器本体との密着性が向
上し、その耐食皮膜の耐剥離性を格段に高めることがで
きるという優れた効果を奏する。
陽極容器の製造方法の一実施例を示す断面図である。
織を示す拡大断面図である。
合と、従来の方法により耐食皮膜を形成した場合とにつ
いて、ヒートサイクルに対するクラック発生数の変化を
実測した結果を示すグラフである。
合と、従来の方法により耐食皮膜を形成した場合とにつ
いて、充放電サイクルに対する電池容量の変化を実測し
た結果を示すグラフである。
膜、5…Cr−Fe合金のベース部分、6…SiO2 の
部分、7…Cr2 O3 の部分。
Claims (3)
- 【請求項1】 金属材料よりなる円筒状の容器本体の内
周面に耐食皮膜を形成してなるナトリウムー硫黄電池用
陽極容器において、 前記耐食皮膜はクロム−鉄合金をベースとして、さらに
少なくとも二酸化ケイ素及び酸化クロムを含み、該耐食
皮膜の残留応力が2〜7kg/m 2 であることを特徴と
するナトリウム−硫黄電池用陽極容器。 - 【請求項2】 二酸化ケイ素の含有量を体積基準で8〜
10%に、酸化クロムの含有量を体積基準で10〜25
%に設定したことを特徴とする請求項1に記載のナトリ
ウム−硫黄電池用陽極容器。 - 【請求項3】 前記容器本体と前記耐食皮膜との境界に
は、少なくとも二酸化ケイ素の部分が存在することを特
徴とする請求項1又は請求項2に記載のナトリウム−硫
黄電池用陽極容器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5014864A JP3068721B2 (ja) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | ナトリウム−硫黄電池用陽極容器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5014864A JP3068721B2 (ja) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | ナトリウム−硫黄電池用陽極容器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06231802A JPH06231802A (ja) | 1994-08-19 |
JP3068721B2 true JP3068721B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=11872896
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5014864A Expired - Lifetime JP3068721B2 (ja) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | ナトリウム−硫黄電池用陽極容器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3068721B2 (ja) |
-
1993
- 1993-02-01 JP JP5014864A patent/JP3068721B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06231802A (ja) | 1994-08-19 |
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