JPH0723269B2 - ナトリウム―硫黄電池における金属製部品とセラミック製部品の結合方法 - Google Patents
ナトリウム―硫黄電池における金属製部品とセラミック製部品の結合方法Info
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- JPH0723269B2 JPH0723269B2 JP63080522A JP8052288A JPH0723269B2 JP H0723269 B2 JPH0723269 B2 JP H0723269B2 JP 63080522 A JP63080522 A JP 63080522A JP 8052288 A JP8052288 A JP 8052288A JP H0723269 B2 JPH0723269 B2 JP H0723269B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はナトリウム−硫黄電池におけるセラミック製部
品と金属製部品の結合方法に関し、さらに詳しくは例え
ばナトリウム−硫黄電池において金属製の陽極容器又は
陰極容器とセラミック製の絶縁リングとの結合方法に関
するものである。
品と金属製部品の結合方法に関し、さらに詳しくは例え
ばナトリウム−硫黄電池において金属製の陽極容器又は
陰極容器とセラミック製の絶縁リングとの結合方法に関
するものである。
（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） 近年、セラミック製部品は耐熱性や耐蝕性に加え、強
度、耐衝撃性及び熱衝撃性にも優れているため、例えば
自動車部品としてピストン、バルブ等に使用されてい
る。このセラミック製部品は多くの場合、金属製部品と
組み合わせて使用されるが、セラミック材料と金属材料
とはその性質の相違により、普通の例えば溶接により結
合するのが困難であった。そのため、従来、セラミック
と金属を接合する目的で、第４図に示すようにセラミッ
ク製部品３の端面と金属製部品４の端面との間に、アル
ミニウム又はアルミニウム合金製の低融点金属リング11
を介して、約540〜650℃の雰囲気中で0.5〜5kg/mm2で加
圧し、熱圧接することによりセラミック製部品３と金属
製部品４とを結合していた。
度、耐衝撃性及び熱衝撃性にも優れているため、例えば
自動車部品としてピストン、バルブ等に使用されてい
る。このセラミック製部品は多くの場合、金属製部品と
組み合わせて使用されるが、セラミック材料と金属材料
とはその性質の相違により、普通の例えば溶接により結
合するのが困難であった。そのため、従来、セラミック
と金属を接合する目的で、第４図に示すようにセラミッ
ク製部品３の端面と金属製部品４の端面との間に、アル
ミニウム又はアルミニウム合金製の低融点金属リング11
を介して、約540〜650℃の雰囲気中で0.5〜5kg/mm2で加
圧し、熱圧接することによりセラミック製部品３と金属
製部品４とを結合していた。
ところが、上記従来の熱圧接合では曲げ力に対する強度
が低いため、強度上問題があるばかりでなく、セラミッ
ク製部品３と金属製部品４との芯出しが困難で、別途芯
出し装置を必要とし、該セラミック製部品３の角部ｅに
熱膨脹率の違いに起因する応力が集中して、セラミック
製部品が破損するという問題があった。
が低いため、強度上問題があるばかりでなく、セラミッ
ク製部品３と金属製部品４との芯出しが困難で、別途芯
出し装置を必要とし、該セラミック製部品３の角部ｅに
熱膨脹率の違いに起因する応力が集中して、セラミック
製部品が破損するという問題があった。
上記問題を解消するため、従来のセラミック製部品と金
属製部品との結合方法として、セラミック材料が圧縮応
力に強いこと、及びセラミック材料と金属材料との間に
熱膨脹係数差を有することを利用して焼ばめする方法が
採用されている。
属製部品との結合方法として、セラミック材料が圧縮応
力に強いこと、及びセラミック材料と金属材料との間に
熱膨脹係数差を有することを利用して焼ばめする方法が
採用されている。
ところが、前記従来のセラミック製部品と金属製部品と
の焼きばめ法は、曲げ力に対する強度をある程度確保で
き、芯出しもできる反面、単に両部品を高温炉中にて嵌
合し、両者の熱膨脹係数の相違により嵌合固定するが、
それのみではシール性が確保できず、該シール性を問題
とする例えばナトリウム−硫黄電池のセラミック製部品
と金属製部品との結合には適さないという問題が生じ
た。
の焼きばめ法は、曲げ力に対する強度をある程度確保で
き、芯出しもできる反面、単に両部品を高温炉中にて嵌
合し、両者の熱膨脹係数の相違により嵌合固定するが、
それのみではシール性が確保できず、該シール性を問題
とする例えばナトリウム−硫黄電池のセラミック製部品
と金属製部品との結合には適さないという問題が生じ
た。
本発明の目的は上記従来の焼きばめ法に存する問題を解
消して、結合強度及びシール性を確保することができる
セラミック製部品と金属製部品との結合方法を提供する
ことにある。
消して、結合強度及びシール性を確保することができる
セラミック製部品と金属製部品との結合方法を提供する
ことにある。
（課題を解決するための手段） 前記に鑑み本発明では、セラミック製部品に円筒状又は
円柱状の凸部を設けるとともに、金属製部品の端面に当
接する段差面を設け、金属製部品には前記凸部を嵌合す
る円形の嵌合孔を形成し、前記凸部には低融点金属膜を
設け、前記嵌合孔に前記凸部を焼きばめし、かつこの焼
きばめと同時に前記段差面に対し低融点金属を介して金
属製部品の端面を熱圧接する手段を採用している。
円柱状の凸部を設けるとともに、金属製部品の端面に当
接する段差面を設け、金属製部品には前記凸部を嵌合す
る円形の嵌合孔を形成し、前記凸部には低融点金属膜を
設け、前記嵌合孔に前記凸部を焼きばめし、かつこの焼
きばめと同時に前記段差面に対し低融点金属を介して金
属製部品の端面を熱圧接する手段を採用している。
（作用） 本発明の結合方法は上記構成を採用したことにより、セ
ラミック製部品と金属製部品が低融点金属製の低融点金
属膜により強固に結合され、結合部の強度が向上するこ
とからシール性を充分確保することができる。又、上記
に加え金属製部品の段差面に対しセラミック製部品の端
面が熱圧接により強固に結合されるので、両部品全体と
して結合強度尾シール性を更に向上することができる。
ラミック製部品と金属製部品が低融点金属製の低融点金
属膜により強固に結合され、結合部の強度が向上するこ
とからシール性を充分確保することができる。又、上記
に加え金属製部品の段差面に対しセラミック製部品の端
面が熱圧接により強固に結合されるので、両部品全体と
して結合強度尾シール性を更に向上することができる。
（実施例） 次に、本発明をナトリウム−硫黄電池におけるセラミッ
ク製部品と金属製部品との結合方法に具体化した一実施
例を第１図〜第３図に基づいて説明する。
ク製部品と金属製部品との結合方法に具体化した一実施
例を第１図〜第３図に基づいて説明する。
ところで、最近、電気自動車用、夜間電力貯蔵用の二次
電池として性能面及び経済面の両面において優れている
高温型のナトリウム−硫黄電池の研究開発が進められて
いる。
電池として性能面及び経済面の両面において優れている
高温型のナトリウム−硫黄電池の研究開発が進められて
いる。
即ち、性能面では、ナトリウム−硫黄電池は鉛蓄電池に
比べて理論エネルギー密度が高く、充放電時における水
素や酸素の発生といった副反応もなく、活物質の利用率
も高く、経済面ではナトリウム及び硫黄が安価であると
いう利点を有している。
比べて理論エネルギー密度が高く、充放電時における水
素や酸素の発生といった副反応もなく、活物質の利用率
も高く、経済面ではナトリウム及び硫黄が安価であると
いう利点を有している。
ナトリウム−硫黄電池は、第３図に示すように下部に陽
極端子１を備え、陽極作用物質である溶融硫黄を含んだ
カーボンマット等の陽極用導電材Ｍを貯留する円筒状の
陽極容器２と、該陽極容器２の上端部に対し、セラミッ
ク製部品としてのαアルミナ製の絶縁リング３を介して
連結され、かつ溶融金属ナトリウムNaを貯留する陰極容
器４と、前記絶縁リング３の内周部に固着され、かつ陰
極作用物質であるナトリウムイオンを選択的に透過させ
る機能を有した下方へ延びる円筒状の袋管を形成するβ
アルミナ製の固体電解質管５とからなっている。そして
陽極容器２と陰極容器４と絶縁リングとの夫々の連結は
ナトリウム−硫黄電池の安全性と耐久性を保持するた
め、充分なシール性と耐蝕性を保持する接合強度が要求
される。又、陰極容器４の上部蓋の中央部には、該陰極
容器４を通して固体電解質管５底部まで延びた細長い陰
極管６が貫通支持され、該陰極管６の上端部には、陰極
端子７が固着されている。
極端子１を備え、陽極作用物質である溶融硫黄を含んだ
カーボンマット等の陽極用導電材Ｍを貯留する円筒状の
陽極容器２と、該陽極容器２の上端部に対し、セラミッ
ク製部品としてのαアルミナ製の絶縁リング３を介して
連結され、かつ溶融金属ナトリウムNaを貯留する陰極容
器４と、前記絶縁リング３の内周部に固着され、かつ陰
極作用物質であるナトリウムイオンを選択的に透過させ
る機能を有した下方へ延びる円筒状の袋管を形成するβ
アルミナ製の固体電解質管５とからなっている。そして
陽極容器２と陰極容器４と絶縁リングとの夫々の連結は
ナトリウム−硫黄電池の安全性と耐久性を保持するた
め、充分なシール性と耐蝕性を保持する接合強度が要求
される。又、陰極容器４の上部蓋の中央部には、該陰極
容器４を通して固体電解質管５底部まで延びた細長い陰
極管６が貫通支持され、該陰極管６の上端部には、陰極
端子７が固着されている。
金属製部品としての前記陽極容器２及び陰極容器４はと
もに軟鋼、ステンレス鋼、耐張鋼、一般合金等の金属に
より構成されている。
もに軟鋼、ステンレス鋼、耐張鋼、一般合金等の金属に
より構成されている。
そして、放電時には次のような反応によってナトリウム
イオンが固体電解質管５を透過して陽極容器２内の硫黄
と反応し、多硫化ナトリウムを生成する。
イオンが固体電解質管５を透過して陽極容器２内の硫黄
と反応し、多硫化ナトリウムを生成する。
2Na＋XS→Na2 SX 又、充電時には放電時とは逆の反応が起こり、ナトリウ
ム及び硫黄が生成される。
ム及び硫黄が生成される。
次に、本発明を具体化した一実施例を第１図及び第２図
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
第１図に示すように、前記陽極容器２の上端部及び陰極
容器４の底部にそれぞれ厚肉部2a,4aを設け、該厚肉部2
a,4aの中央部には嵌合穴2b,4bを形成する。又、前記絶
縁リング３の下端面及び上端面には凸部3a,3bを一体に
形成し、該凸部3a,3bの外周面に対し、例えばアルミニ
ウム又はアルミニウム合金等の低融点金属膜８をPVD,CV
D,メッキあるいは蒸着等の方法により設ける。又、前記
絶縁リング３の凸部3a,3bに形成した段差面3cと、陽極
容器２及び陰極容器４の端面2c,4cとの間に、アルミニ
ウム又はアルミニウム合金よりなる偏平状の低融点金属
リング９が配設される。
容器４の底部にそれぞれ厚肉部2a,4aを設け、該厚肉部2
a,4aの中央部には嵌合穴2b,4bを形成する。又、前記絶
縁リング３の下端面及び上端面には凸部3a,3bを一体に
形成し、該凸部3a,3bの外周面に対し、例えばアルミニ
ウム又はアルミニウム合金等の低融点金属膜８をPVD,CV
D,メッキあるいは蒸着等の方法により設ける。又、前記
絶縁リング３の凸部3a,3bに形成した段差面3cと、陽極
容器２及び陰極容器４の端面2c,4cとの間に、アルミニ
ウム又はアルミニウム合金よりなる偏平状の低融点金属
リング９が配設される。
そして、前記陽極容器２、陰極容器４及び絶縁リング３
を図示しない加熱装置の収容ケース内において、約540
〜650℃の雰囲気中でクランプ部材により把持して嵌合
穴2b,4bに絶縁リング３の凸部3a,3bを嵌合し、前記低融
点金属膜８を溶融して絶縁リング３の凸部3a,3b外周面
と陽極容器２の厚肉部2a及び陰極容器３の厚肉部3aとを
それぞれ焼きばめにより結合固定される。
を図示しない加熱装置の収容ケース内において、約540
〜650℃の雰囲気中でクランプ部材により把持して嵌合
穴2b,4bに絶縁リング３の凸部3a,3bを嵌合し、前記低融
点金属膜８を溶融して絶縁リング３の凸部3a,3b外周面
と陽極容器２の厚肉部2a及び陰極容器３の厚肉部3aとを
それぞれ焼きばめにより結合固定される。
又第２図に示すように、この実施例では凸部3a,3bと嵌
合穴2b,4bとの焼きばめと同時に、前記絶縁リング３の
凸部3a,3bに形成した段差面3cに対し、陽極容器２及び
陰極容器４の端面2c,4cがアルミニウム又はアルミニウ
ム合金よりなる偏平状の低融点金属リング９を介して熱
圧接される。
合穴2b,4bとの焼きばめと同時に、前記絶縁リング３の
凸部3a,3bに形成した段差面3cに対し、陽極容器２及び
陰極容器４の端面2c,4cがアルミニウム又はアルミニウ
ム合金よりなる偏平状の低融点金属リング９を介して熱
圧接される。
この実施例では低融点金属膜８の肉厚ｔを0.01mm程度と
し、又、前記凸部3a,3bの径及び嵌合穴2b,4bの径を、焼
きばめ作業温度において、0.01〜0.02mmの隙間を生じる
値として常温において焼きばめ代がとれるようにしてい
る。又、前記嵌合穴2b,4bと凸部3a,3bは、それぞれ傾斜
のゆるやかなテーパ面としてもよい。
し、又、前記凸部3a,3bの径及び嵌合穴2b,4bの径を、焼
きばめ作業温度において、0.01〜0.02mmの隙間を生じる
値として常温において焼きばめ代がとれるようにしてい
る。又、前記嵌合穴2b,4bと凸部3a,3bは、それぞれ傾斜
のゆるやかなテーパ面としてもよい。
このように、前記実施例では凸部3a,3b以外の外周面に
低融点金属製の低融点金属膜８をPVD,CVDメッキあるい
は蒸着等の方法により設けて嵌合穴2b,4bに焼きばめし
これに加えて、段差面3cと陽極容器２及び陰極容器４の
端面2c,4cとが熱圧接合されるので、絶縁リング３と陽
極容器２及び陰極容器４との連結部の強度を向上するこ
とができるとともに、低融点金属膜８を介して絶縁リン
グ３と陽極容器２及び陰極容器４が緊密に結合されシー
ル性が向上して耐蝕性に富み、ナトリウム−硫黄電池の
安全性及び耐久性が向上する。
低融点金属製の低融点金属膜８をPVD,CVDメッキあるい
は蒸着等の方法により設けて嵌合穴2b,4bに焼きばめし
これに加えて、段差面3cと陽極容器２及び陰極容器４の
端面2c,4cとが熱圧接合されるので、絶縁リング３と陽
極容器２及び陰極容器４との連結部の強度を向上するこ
とができるとともに、低融点金属膜８を介して絶縁リン
グ３と陽極容器２及び陰極容器４が緊密に結合されシー
ル性が向上して耐蝕性に富み、ナトリウム−硫黄電池の
安全性及び耐久性が向上する。
なお、本発明のナトリウム−硫黄電池は上記実施例に限
らず、例えばナトリウム−硫黄電池以外の例えば熱電変
換器のセラミック製部品と金属製部品とを結合する構造
として具体化したり、その他、特許請求の範囲の範囲内
において、任意に変更して具体化することもできる。
らず、例えばナトリウム−硫黄電池以外の例えば熱電変
換器のセラミック製部品と金属製部品とを結合する構造
として具体化したり、その他、特許請求の範囲の範囲内
において、任意に変更して具体化することもできる。
（発明の効果） 以上詳細したようにこの発明は、セラミック製部品と金
属製部品とを強固に連結して曲げ強度を増し、接合面積
が大きいのでシール部の信頼性が高く、耐蝕性と耐久性
に富み、ナトリウム−硫黄電池の安全性を向上させる効
果がある。
属製部品とを強固に連結して曲げ強度を増し、接合面積
が大きいのでシール部の信頼性が高く、耐蝕性と耐久性
に富み、ナトリウム−硫黄電池の安全性を向上させる効
果がある。
第１図は絶縁リング、陽極容器及び陰極容器の結合以前
の関係を示す断面図、第２図は結合状態の断面図、第３
図はナトリウム−硫黄電池の中央部縦断面図、第４図は
従来方法を示す説明図である。 １……陽極端子、２……陽極容器、３……絶縁リング、
４……陰極容器、2a,4a……厚肉部、2b,4b……嵌合穴、
2c,4c……端面、3c……段差面、５……固体電解質管、
６……陰極管、７……陰極端子、８……低融点金属薄
膜、９……低融点金属リング、D1……陽極容器２及び陰
極容器４に形成した嵌合孔2b,4bの径、D2……絶縁リン
グ３に形成した凸部3a,3bの径、ｔ……低融点金属薄膜
８の厚さ。
の関係を示す断面図、第２図は結合状態の断面図、第３
図はナトリウム−硫黄電池の中央部縦断面図、第４図は
従来方法を示す説明図である。 １……陽極端子、２……陽極容器、３……絶縁リング、
４……陰極容器、2a,4a……厚肉部、2b,4b……嵌合穴、
2c,4c……端面、3c……段差面、５……固体電解質管、
６……陰極管、７……陰極端子、８……低融点金属薄
膜、９……低融点金属リング、D1……陽極容器２及び陰
極容器４に形成した嵌合孔2b,4bの径、D2……絶縁リン
グ３に形成した凸部3a,3bの径、ｔ……低融点金属薄膜
８の厚さ。
Claims (1)
- 【請求項１】セラミック製部品（３）に円筒状又は円柱
状の凸部（3a,3b）を設けるとともに、金属製部品（2,
4）の端面（2c,4c）に当接する段差面（3c）を設け、金
属製部品（2,4）には前記凸部（3a,3b）を嵌合する円形
の嵌合孔（2b,4b）を形成し、前記凸部（3a,3b）には低
融点金属膜（８）を設け、前記嵌合孔（2b,4b）に前記
凸部（3a,3b）を焼きばめし、かつこの焼きばめと同時
に前記段差面（3c）に対し低融点金属（９）を介して金
属製部品の端面（2,4c）を熱圧接することを特徴とする
ナトリウム−硫黄電池における金属製部品とセラミック
製部品の結合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63080522A JPH0723269B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | ナトリウム―硫黄電池における金属製部品とセラミック製部品の結合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63080522A JPH0723269B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | ナトリウム―硫黄電池における金属製部品とセラミック製部品の結合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01252587A JPH01252587A (ja) | 1989-10-09 |
| JPH0723269B2 true JPH0723269B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=13720646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63080522A Expired - Lifetime JPH0723269B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | ナトリウム―硫黄電池における金属製部品とセラミック製部品の結合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0723269B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH689342A5 (de) * | 1994-07-26 | 1999-02-26 | Optosys Ag | Näherungsschalter mit keramischer Stirnfläche und Verfahren zu dessen Herstellung. |
| US9166214B2 (en) | 2004-07-15 | 2015-10-20 | General Electric Company | Seal ring and associated method |
| WO2017090636A1 (ja) * | 2015-11-24 | 2017-06-01 | 有限会社 中勢技研 | 溶融ナトリウム電池及び溶融ナトリウム電池用隔壁 |
| JP6276305B2 (ja) * | 2015-11-24 | 2018-02-07 | 有限会社中勢技研 | 溶融ナトリウム電池及び溶融ナトリウム電池用隔壁 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62106940U (ja) * | 1985-12-19 | 1987-07-08 |
-
1988
- 1988-03-31 JP JP63080522A patent/JPH0723269B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01252587A (ja) | 1989-10-09 |
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