KR20120075058A - Sodium sulfur(nas) cell and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A sodium sulfur battery and a manufacturing method thereof are provided to reduce electric resistance and improve mechanical strength by coating beta-alumina layer thinly on the outside of the porous alpha alumina tube. CONSTITUTION: A sodium sulfur battery comprises the electrolyte(30), sodium electrode and sulfur electrode. The electrolyte comprises an alpha-alumina tube(32) and a beta-alumina layer(34) coated on outside of the tube. The thickness of the alpha alumina tube is 1-2.5 mm. The alpha alumina tube is composed of porous material having a porosity of 35-70 %. The thickness of the beta-alumina layer is 5-500 microns. A manufacturing method of the electrolyte comprises the following steps: manufacturing the alumina tube; and coating the beta-alumina layer on the outer surface of the tube.

Description

나트륨유황(ＮａＳ) 전지 및 이의 제조방법 {SODIUM SULFUR(NaS) CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Sodium Sulfur (NAS) Battery and Manufacturing Method Thereof {SODIUM SULFUR (NaS) CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 나트륨유황(NaS) 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고체전해질을 개선한 NaS 전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sodium sulfur (NaS) battery, and more particularly to a NaS battery with improved solid electrolyte and a method of manufacturing the same.

NaS 전지는 대용량 전력저장용 전지로서, 에너지 밀도 및 충방전 효율이 높고 자기방전이 없으며 15년 이상의 긴 수명을 가지고 불규칙한 충방전에도 성능의 저하가 없는 특성을 나타낸다. 특히 사용되는 원료가 저렴하고 손쉽게 구할 수 있으며 주위 온도변화 등의 환경변화에 영향을 받지 않는 특성을 나타낸다. NaS battery is a large capacity power storage battery, which has high energy density and charging and discharging efficiency, no self-discharge, long life of 15 years or more, and exhibits no deterioration in performance even in irregular charging and discharging. In particular, the raw materials used are inexpensive and easily available, and they are not affected by environmental changes such as ambient temperature changes.

NaS 전지는 음극 활물질에 나트륨을, 양극 활물질에 유황을, 전해질에 고체의 베타(β)알루미나 세라믹을 이용한다. 베타알루미나는 나트륨 이온만을 통과시키는 성질을 가진 세라믹이다. 이 베타알루미나를 거쳐 음극과 양극간을 나트륨 이온이 이동함으로써 충방전이 이루어진다.NaS batteries use sodium as the negative electrode active material, sulfur as the positive electrode active material, and solid beta (β) alumina ceramics as the electrolyte. Beta alumina is a ceramic having the property of passing only sodium ions. Through this beta alumina, sodium ions move between the negative electrode and the positive electrode to perform charge and discharge.

NaS 단전지의 가장 핵심적인 부품은 베타알루미나 전해질로서, 정확한 조성의 분말 합성, 얇고 긴 튜브 형상으로의 성형, 최종 치수제어를 위한 소결 등의 기술 개발에 성공 여부가 달려있다.The most critical component of NaS cells is beta alumina electrolyte, which depends on the successful development of technologies such as powder synthesis with accurate composition, molding into thin and long tube shapes, and sintering for final dimensional control.

베타알루미나 전해질 튜브는 분말 성형체로부터 소결체까지 15% 정도의 수축이 일어나 최종제품의 치수제어가 매우 까다롭기 때문에 출발분말을 균일한 크기의 구형분말로 제조하는 것이 매우 중요하다.Since the beta alumina electrolyte tube shrinks about 15% from the powder compact to the sintered compact, it is very difficult to control the size of the final product, so it is very important to prepare the starting powder into a spherical powder of uniform size.

베타알루미나는, Na2O?11Al2O3 조성의 β상(phase)과, Na2O?5Al2O3 ~ 3Na2O?16Al2O3 조성의 β 〃 상을 통칭한다. Beta alumina is a β phase of Na 2 O 11 Al 2 O 3 composition and Na 2 O 5 Al 2 O 3 ~ 3Na 2 O? 16Al be referred to β-phase of 〃 2 O 3 composition.

β상의 비저항 및 β 〃 상의 비저항은 각각 16Ω?㎝ 및 2.5Ω?㎝ 이다. 즉, β 〃 상이 1/6 정도의 낮은 값을 가져 우수하므로 최종 제품에서 β 〃 상 함량이 95% 이상 되도록 제조하여야 한다.The resistivity of the β phase and the resistivity of the β 〃 phase are 16 Ω · cm and 2.5 Ω · cm, respectively. That is, since the β 〃 phase has a low value of about 1/6, it is excellent, so that the β 〃 phase content in the final product should be 95% or more.

β-알루미나의 이론밀도 및 β 〃 -알루미나의 이론밀도는 각각 3.25g/㎤ 및 3.28g/㎤이다. 베타알루미나의 비저항과 밀도를 감안할 때 이론밀도 98% 이상의 치밀화를 달성하여야 한다.theoretical density and β 〃 of β- alumina-theoretical density of alumina are respectively 3.25g / ㎤ and 3.28g / ㎤. Considering the specific resistance and density of beta alumina, densification of more than 98% of theoretical density should be achieved.

그런데 β 〃 상은 소결온도범위인 1400℃ 이상의 고온에서 불안정하기 때문에 β상으로 분해되거나 준안정상(meta-stable phase)으로 존재한다. 따라서 β 〃 상이 많으면서도 안정한 구조를 가지도록 제조하여야 한다.However, the β 〃 phase is unstable at a high temperature of more than 1400 ° C., which is a sintering temperature range, and thus decomposes into a β phase or exists as a meta-stable phase. Therefore, many β 제조 phases should be manufactured to have a stable structure.

이를 위해 소결온도를 낮추거나 MgO 나 Li2O와 같은 안정화제를 첨가하여 β 〃 상을 안정화시킨다.For this purpose, stabilize the β 〃 phase by lowering the sintering temperature or adding a stabilizer such as MgO or Li 2 O.

예를 들면, Na2O를 Al2O3에 첨가하여 고상법으로 베타알루미나를 제조한 후 열처리를 통해 β 〃 상 함량을 높이는 방법, 소량의 첨가제 사용 및 열처리에 의해 β 〃 상의 전기적, 기계적 특성을 개선하는 방법 등이 있다.For example, beta alumina is prepared by adding Na 2 O to Al 2 O 3 in a solid phase method, and then the β 〃 phase content is increased by heat treatment, the use of a small amount of additives, and the electrical and mechanical properties of the β 〃 phase by heat treatment. How to improve.

고상법에 의한 베타알루미나 제조방법에 따르면, Al2O3, Na2CO3, LiNO3를 출발물질로 하여 아세톤을 용매로 사용하고 볼 밀링(ball milling)으로 혼합한 후 베타알루미나를 합성한다. According to the method for preparing beta alumina by the solid phase method, beta alumina is synthesized by using acetone as a solvent and mixing by ball milling using Al 2 O 3 , Na 2 CO 3 , and LiNO 3 as starting materials.

그러나 이 방법에서는 Al2O3, Na2CO3, LiNO3 분말들이 입자크기만큼 서로 거리를 두고 떨어져 있기 때문에 베타알루미나로 변환시키는 데 높은 온도가 요구된다. 게다가 분쇄와 하소 과정을 여러 번 반복해야 한다는 점, 분쇄 시 오염되기 쉬운 점, 소결온도가 높다는 점, 치밀한 소결체를 얻기 위해 필수적인 분말입자 형상의 조절이 어렵다는 점, Na2O의 휘발로 인해 조성제어가 어려운 점 등의 문제점이 있다. In this method, however, Al 2 O 3 , Na 2 CO 3 , and LiNO 3 powders are spaced apart from each other by the particle size and therefore require a high temperature to convert to beta alumina. In addition, the pulverization and calcining process must be repeated several times, the tendency to be contaminated during pulverization, the high sintering temperature, the difficult control of the shape of powder particles necessary to obtain a compact sintered body, and the composition control due to the volatilization of Na 2 O There are problems such as difficulty.

알콕사이드법에 의한 베타알루미나 제조방법에 따르면, 알콜에 알루미늄 알콕사이드를 용해시키고 여기에 Na, Mg 및 Li 등을 알콕사이드 형태로 첨가하여 1020℃의 낮은 온도에서 베타알루미나를 제조한다. According to the method for preparing beta alumina by the alkoxide method, beta alumina is prepared at a low temperature of 1020 ° C. by dissolving aluminum alkoxide in alcohol and adding Na, Mg and Li in the alkoxide form.

그러나 이 방법에서는 값비싼 알콕사이드를 사용함으로 인해 제조비용이 높고 공정이 복잡하여 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.However, in this method, there is a problem in that the production cost is high due to the use of expensive alkoxides and the process is complicated and the productivity is lowered.

또한, 베타알루미나 튜브를 제작함에 있어서, 냉간정수압(cold isostatic press : CIP)법에 의해 튜브형상으로 성형하거나, 전기영동증착(Electrophoretic Deposition : EPD)법에 의해 베타알루미나 후막을 형성하기도 하는데, 이들 모두 제조비용이 높은 문제점이 있다.In addition, in manufacturing a beta alumina tube, it is formed into a tube shape by cold isostatic press (CIP) method, or beta alumina thick film is formed by electrophoretic deposition (EPD) method, all of them There is a problem of high manufacturing cost.

이렇게 제조된 베타알루미나 튜브는 두께가 1mm 이상으로 전기저항이 높은 문제점이 있고, 기계적인 강도가 낮아서 파손의 위험이 높다는 문제점이 있다. The beta alumina tube manufactured as described above has a problem that the electrical resistance is high due to the thickness of 1 mm or more, and the mechanical strength is low, so that there is a high risk of breakage.

본 발명은 일반적인 다공성 알파(α)알루미나 튜브를 제작하고 이 알파알루미나 튜브의 외면에 베타알루미나층을 얇게 코팅함으로써, 전기저항을 줄이고 기계적 강도가 향상된 새로운 형태의 적층 전해질 구조를 포함하는 NaS 전지 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention provides a NaS cell including a novel type of laminated electrolyte structure having reduced electrical resistance and improved mechanical strength by fabricating a general porous alpha (α) alumina tube and coating a thin layer of beta alumina on the outer surface of the alpha alumina tube. To provide a manufacturing method.

본 발명의 일 실시예에 따른 NsS 전지는 전해질과 나트륨극 및 유황극을 포함하며, 전해질은 알파알루미나 튜브와 튜브 외면에 코팅된 베타알루미나층을 포함한다.An NsS battery according to an embodiment of the present invention includes an electrolyte, a sodium electrode, and a sulfur electrode, and the electrolyte includes an alpha alumina tube and a beta alumina layer coated on the outer surface of the tube.

알파알루미나 튜브의 두께는 1~2.5mm일 수 있다.The alpha alumina tube may have a thickness of 1 to 2.5 mm.

알파알루미나 튜브는 35~70% 기공율을 가지는 다공성 재질일 수 있다.The alpha alumina tube may be a porous material having a 35 to 70% porosity.

베타알루미나층의 두께는 5~500㎛일 수 있다. The thickness of the beta alumina layer may be 5 ~ 500㎛.

본 발명의 일 실시예에 따른 NaS 전지 제조방법은, 전해질과 나트륨극 및 유황극을 포함하는 NaS 전지의 전해질을 제조함에 있어서, 알파알루미나 튜브를 제작하는 단계 및 튜브 외면에 베타알루미나층을 코팅하는 단계를 포함한다.NaS battery manufacturing method according to an embodiment of the present invention, in the preparation of the electrolyte of the NaS battery including the electrolyte and the sodium electrode and sulfur electrode, preparing an alpha alumina tube and coating the beta alumina layer on the outer surface of the tube Steps.

베타알루미나층은 침지(dipping)법, 습식분무 후 건조, 졸-겔(sol-gel)법, 용사(thermal spray)코팅, 화학기상증착(CVD), 및 물리기상증착(PVD) 중의 어느 한 방법으로 코팅할 수 있다.The beta alumina layer is any one of dipping method, drying after wet spraying, sol-gel method, thermal spray coating, chemical vapor deposition (CVD), and physical vapor deposition (PVD). Can be coated.

알파알루미나 튜브를 제작하는 단계는 알파알루미나 분말 합성, 성형 및 소결의 과정을 포함할 수 있다.Fabricating the alpha alumina tube may include processes of alpha alumina powder synthesis, molding and sintering.

또는 알파알루미나 분말을 합성한 후 성형하여 알파알루미나 튜브를 제작하고, 튜브 외면에 반구형상의 세라믹을 코팅한 후에 소결할 수 있다.Alternatively, an alpha alumina powder may be synthesized and then molded to prepare an alpha alumina tube, and then sintered after coating a hemispherical ceramic on the outer surface of the tube.

소결온도는 1450~1650℃ 범위일 수 있다.Sintering temperature may be in the range of 1450 ~ 1650 ℃.

본 발명에 의한 NaS 전지에 따르면, 베타알루미나 코팅층이 5~500㎛ 두께이다. 이는 기존의 베타알루미나 두께 1mm 이상에 비해 훨씬 얇은 것이다. 따라서 전기저항이 낮은 고성능의 전해질을 제공하는 효과가 있다. According to the NaS battery according to the present invention, the beta alumina coating layer is 5 ~ 500㎛ thickness. This is much thinner than the conventional beta alumina thickness of 1mm or more. Therefore, there is an effect of providing a high performance electrolyte with low electrical resistance.

또한 다공성 알파알루미나 튜브를 제작하고 그 외면에 베타알루미나층을 얇게 코팅하는 단순한 공정에 의해 전해질을 제조하기 때문에, 제조공정이 간단하고 제조비용이 저렴한 효과가 있다.In addition, since the electrolyte is manufactured by a simple process of manufacturing a porous alpha alumina tube and thinly coating a beta alumina layer on its outer surface, the manufacturing process is simple and the manufacturing cost is low.

또한, 모재(母材)인 알파알루미나의 기계적 강도를 이용하여 전체 전해질 튜브로서의 기계적 강도를 유지하므로 기계적인 안정성을 제공하며 파손이 미연에 방지되는 효과가 있다.In addition, by using the mechanical strength of the alpha-alumina as a base material to maintain the mechanical strength as the entire electrolyte tube provides mechanical stability and has the effect of preventing damage in advance.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 NaS 단전지의 내부 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 NaS 전지의 전해질을 도시한 단면도이다.1 is a view showing the internal structure of a NaS unit cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing an electrolyte of a NaS battery according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점과 특징 및 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 개시되는 실시예들에 한정되지 않으며 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 아래의 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의된다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The following examples are merely provided to make the disclosure of the present invention complete, and to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined by the scope of the claims. Is defined. Like reference numerals refer to like elements throughout.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 NaS 전지에 대해 설명한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공기지능공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, a NaS battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. For reference, in the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related air intelligence function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 NaS 단전지(100)의 내부 구조를 도시한 도면이다.1 is a view showing the internal structure of the NaS unit cell 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, NaS 단전지(100)는 원통형으로 되어 있으며, 중심에서부터 나트륨극(10), 금속관(20), 전해질(30), 유황극(40), 전조(50)의 순서로 배치된다.Referring to FIG. 1, the NaS unit cell 100 has a cylindrical shape and is arranged in the order of the sodium electrode 10, the metal tube 20, the electrolyte 30, the sulfur electrode 40, and the precursor 50 from the center. do.

이러한 단전지만으로는 기전력이 2V로 낮으며 용량이 작으므로 다수의 단전지를 직?병렬로 접속하여 집합화한 모듈 전지를 구성한다.Such a single cell alone has a low electromotive force of 2 V and a small capacity, thus forming a modular battery in which a plurality of single cells are connected in series and in parallel.

전해질(30)은 튜브 형상이며 튜브 내부에는 금속관(20)이 수납되어 있어 단전지의 비정상적인 전류나 전해질인 알루미나 세라믹 파손시의 내부온도 상승을 방지하고 있다.The electrolyte 30 has a tube shape, and the metal tube 20 is housed inside the tube to prevent abnormal current of the unit cell or increase of the internal temperature when the alumina ceramic, which is the electrolyte, is broken.

도 1에서 점선 원으로 표시한 부분을 확대도시한 것을 살펴보면, 금속관(20)의 외부에 나트륨이 흐르는 통로인 나트륨유로(15)가 형성되어 있다.Referring to an enlarged view of a portion indicated by a dotted circle in FIG. 1, a sodium flow passage 15, which is a passage through which sodium flows, is formed outside the metal tube 20.

도 2는 전해질(30)을 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing the electrolyte 30.

도 1 및 도2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전해질(30)은 알파알루미나와 베타알루미나층의 2층 적층구조이다. 즉, 전해질(30)은 알파알루미나 튜브(32)와 튜브(32) 외면에 코팅된 베타알루미나층(34)을 포함하는 구조이다.As shown in Figure 1 and 2, the electrolyte 30 according to the present invention is a two-layer laminated structure of alpha alumina and beta alumina layer. That is, the electrolyte 30 has a structure including an alpha alumina tube 32 and a beta alumina layer 34 coated on the outer surface of the tube 32.

알파알루미나 튜브(32)는 나트륨 이온이 투과될 수 있도록 다공성 재질이어야 한다. 이 때 기공들은 서로 연결되는 오픈포어(open pore) 형태인 것이 바람직하다. 예를 들면 35~70% 기공율을 가지는 다공성 재질인 것이 바람직하다.The alpha alumina tube 32 should be a porous material so that sodium ions can permeate. In this case, the pores are preferably in the form of open pores connected to each other. For example, it is preferable that it is a porous material which has 35 to 70% porosity.

기공율이 35% 미만이면 Na 이온의 투과율이 떨어져서 전지의 충방전 성능이 떨어지고 기공율이 70%를 초과하면 강도가 낮아서 전해질 튜브로서의 기계적인 안정성을 보장할 수가 없기 때문이다.This is because when the porosity is less than 35%, the permeation rate of Na ions decreases, thereby deteriorating the charge / discharge performance of the battery. When the porosity exceeds 70%, the strength is low, and mechanical stability as an electrolyte tube cannot be guaranteed.

알파알루미나 튜브(32)의 두께는 전해질 튜브로서 기계적인 안정성을 보장할 수 있는 정도로 정해지며, 예를 들면 1~2.5mm 두께일 수 있다.The thickness of the alpha alumina tube 32 is determined to an extent that can guarantee mechanical stability as the electrolyte tube, and may be, for example, 1 to 2.5 mm thick.

알파알루미나 튜브(32)의 두께가 1mm 미만이면 너무 얇아서 전해질 튜브로서의 기계적인 안정성을 보장할 수 없고 2.5mm 초과하면 지나치게 두꺼워서 컴팩트한 모듈 제조가 어렵기 때문이다.If the thickness of the alpha alumina tube 32 is less than 1 mm, it is too thin to ensure mechanical stability as the electrolyte tube, and if it exceeds 2.5 mm, it is difficult to manufacture a compact module.

베타알루미나층(34)의 두께는 얇을수록 전기저항이 낮아서 바람직하나 알파알루미나 튜브(32) 외면을 빈틈없이 완전히 덮을 수 있는 두께, 즉 막이 형성될 수 있는 두께로 정한다. 예를 들면 5~500㎛ 두께일 수 있다. The thinner the beta alumina layer 34, the lower the electrical resistance is preferable, but the thickness that can completely cover the outer surface of the alpha alumina tube 32, that is, the thickness can be set to a thickness. For example, the thickness may be 5 to 500 μm.

베타알루미나층(34)의 두께가 5㎛ 미만이면 튜브 외면을 완전히 덮을 수가 없고 500㎛ 초과하면 베타알루미나층(34)이 지나치게 두꺼워져 전기저항이 높아지기 때문이다.This is because if the thickness of the beta alumina layer 34 is less than 5 μm, the outer surface of the tube cannot be completely covered. If the beta alumina layer 34 is more than 500 μm, the beta alumina layer 34 becomes too thick and the electrical resistance becomes high.

이처럼 얇은 베타알루미나층(34)은 기존의 β 〃 상 함량 수준을 유지함은 물론이고 낮은 비저항값을 가져서 고성능의 전해질이 된다.This thin beta alumina layer 34 maintains the existing β 〃 phase content level, as well as has a low resistivity value, which is a high performance electrolyte.

본 발명의 실시예에 의한 NaS 전지에 있어서 전해질 제조를 위해서는 먼저 알파알루미나 튜브(32)를 제작한다. 알파알루미나 튜브(32)는 알파알루미나 분말 합성, 튜브 형상으로의 성형 및 소결하는 통상의 세라믹스 제조공정으로 제작할 수 있다.In the NaS battery according to the embodiment of the present invention, in order to prepare an electrolyte, an alpha alumina tube 32 is first manufactured. The alpha alumina tube 32 can be manufactured by the normal ceramics manufacturing process of alpha alumina powder synthesis | combination, shaping | molding to a tube shape, and sintering.

다음, 알파알루미나 튜브(32)의 외면에 베타알루미나층(34)을 코팅한다. Next, the beta alumina layer 34 is coated on the outer surface of the alpha alumina tube 32.

베타알루미나층(34)을 코팅할 때에는, 침지(dipping)법, 습식분무 후 건조, 졸-겔(sol-gel)법, 용사코팅, 화학기상증착(CVD), 물리기상증착(PVD)을 포함하는 통상의 세라믹스 코팅법을 사용할 수 있다.The coating of the beta alumina layer 34 includes dipping, wet spray drying, sol-gel, thermal spray coating, chemical vapor deposition (CVD), and physical vapor deposition (PVD). Ordinary ceramic coating method can be used.

예를 들어 침지법의 경우, 베타알루미나 분말이 분산된 슬러리에 알파알루미나 튜브(32)를 일정시간 침지한 후 건조하여 베타알루미나층(34)을 코팅한다.For example, in the immersion method, the alpha alumina tube 32 is immersed in a slurry in which beta alumina powder is dispersed for a predetermined time and then dried to coat the beta alumina layer 34.

알파알루미나 튜브(32)의 소결은, 알파알루미나 분말 합성 및 성형한 상태에서 튜브 외면에 베타알루미나층(34)을 코팅한 후에 수행할 수도 있다.The sintering of the alpha alumina tube 32 may be performed after the beta alumina layer 34 is coated on the outer surface of the tube in the state of synthesis and molding of the alpha alumina powder.

소결온도는 1450~1650 ℃범위일 수 있다.Sintering temperature may be in the range of 1450 ~ 1650 ℃.

소결온도가 1450℃ 미만이면 소결이 충분하기 이루어지지 않아 치밀한 소결체를 얻을 수 없으며 1650℃를 초과하면 원료가 녹기 때문이다.This is because if the sintering temperature is less than 1450 ° C., the sintering is not sufficient and a dense sintered body cannot be obtained. If the sintering temperature is higher than 1650 ° C., the raw material melts.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예로 한정되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention is not limited to the following examples.

<실시예><Examples>

알파알루미나 분말을 합성하고 튜브 형상으로 성형한 다음, 소결하였다. 이 때 알파알루미나 튜브는 기공율 50%로 제작하고, 튜브 두께는 1.5mm로 하였다.Alpha alumina powder was synthesized, molded into a tube shape, and then sintered. At this time, the alpha alumina tube was produced with a porosity of 50%, and the tube thickness was 1.5 mm.

알파알루미나 튜브 외면에 베타알루미나층을 졸-겔법으로 15㎛ 두께로 코팅하였다.A beta alumina layer was coated on the outer surface of the alpha alumina tube with a sol-gel method to a thickness of 15 μm.

베타알루미나층의 비저항은 350℃에서 0.2Ω?㎝ 를 나타내었다. 이것은 기존의 0.5 Ω?㎝ 에 비해 현저히 낮은 값임을 확인할 수 있었다.The specific resistance of the beta alumina layer was 0.2? Cm at 350 ° C. This was confirmed that the value is significantly lower than the conventional 0.5 Ω · cm.

이렇게 제조된 전해질을 사용하여 나트륨 및 황의 누출(leak)이 없음을 확인하였다.Using the electrolyte thus prepared it was confirmed that there is no leakage of sodium and sulfur.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.

100: 단전지 10: 나트륨극
20: 금속관 30: 전해질
32: 알파알루미나튜브 34: 베타알루미나층
40: 유황극 50: 전조100: cell 10: sodium electrode
20: metal tube 30: electrolyte
32: alpha alumina tube 34: beta alumina layer
40: sulfur pole 50: precursor

Claims (10)

전해질과 나트륨극 및 유황극을 포함하는 나트륨유황(NaS) 전지에 있어서,
상기 전해질은,
알파알루미나 튜브; 및
상기 튜브 외면에 코팅된 베타알루미나층
을 포함하는 나트륨유황(NaS) 전지.In a sodium sulfur (NaS) battery comprising an electrolyte, a sodium electrode and a sulfur electrode,
The electrolyte,
Alpha alumina tubes; And
Beta alumina layer coated on the outer surface of the tube
Sodium sulfur (NaS) battery comprising a. 제1항에 있어서,
상기 알파알루미나 튜브의 두께는 1~2.5mm인 나트륨유황(NaS) 전지.The method of claim 1,
Sodium sulfur (NaS) battery of the alpha alumina tube thickness is 1 ~ 2.5mm. 제1항에 있어서, 상기 알파알루미나 튜브는 35~70% 기공율을 가지는 다공성 재질인 나트륨유황(NaS) 전지.The sodium sulfur (NaS) battery of claim 1, wherein the alpha alumina tube is a porous material having a porosity of 35 to 70%. 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 베타알루미나층의 두께는 5~500㎛인 나트륨유황(NaS) 전지.The method according to claim 2 or 3,
The beta alumina layer has a thickness of 5 ~ 500㎛ sodium sulfur (NaS) battery. 전해질과 나트륨극 및 유황극을 포함하는 나트륨유황(NaS) 전지의 제조에 있어서,
상기 전해질의 제조는,
알파알루미나 튜브를 제작하는 단계; 및
상기 튜브 외면에 베타알루미나층을 코팅하는 단계
를 포함하는 나트륨유황(NaS) 전지 제조방법.In the manufacture of a sodium sulfur (NaS) battery comprising an electrolyte, a sodium electrode and a sulfur electrode,
Preparation of the electrolyte,
Preparing an alpha alumina tube; And
Coating a beta alumina layer on the outer surface of the tube
Sodium sulfur (NaS) battery manufacturing method comprising a. 제5항에 있어서,
상기 베타알루미나층은 침지(dipping)법, 습식분무 후 건조, 졸-겔(sol-gel)법, 용사코팅, 화학기상증착(CVD), 및 물리기상증착(PVD) 중의 어느 하나로 코팅하는 나트륨유황(NaS) 전지 제조방법.The method of claim 5,
The beta alumina layer is sodium sulfur coated with any one of dipping method, drying after wet spraying, sol-gel method, thermal spray coating, chemical vapor deposition (CVD), and physical vapor deposition (PVD). (NaS) battery manufacturing method. 제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 베타알루미나층은 5~500㎛ 두께로 코팅하는 나트륨유황(NaS) 전지 제조방법.The method according to claim 5 or 6,
The beta alumina layer is a sodium sulfur (NaS) battery manufacturing method of coating to a thickness of 5 ~ 500㎛. 제5항에 있어서,
상기 알파알루미나 튜브를 제작하는 단계는,
알파알루미나 분말 합성, 성형 및 소결의 과정을 포함하는 나트륨유황(NaS) 전지 제조방법.The method of claim 5,
Producing the alpha alumina tube,
Sodium sulfur (NaS) battery manufacturing method comprising the process of synthesis, molding and sintering alpha alumina powder. 제5항에 있어서,
상기 알파알루미나 튜브는 알파알루미나 분말을 합성한 후 성형하여 제작하고,
상기 튜브 외면에 반구형상의 세라믹을 코팅한 후에 소결하는 나트륨유황(NaS) 전지 제조방법.The method of claim 5,
The alpha alumina tube is produced by synthesizing the alpha alumina powder and then molding,
Sodium sulfur (NaS) battery manufacturing method for sintering after coating the hemispherical ceramic on the outer surface of the tube. 제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 소결온도는 1450~1650℃ 범위인 나트륨유황(NaS) 전지 제조방법.The method according to claim 8 or 9,
The sintering temperature is 1450 ~ 1650 ℃ sodium sulfur (NaS) battery manufacturing method range.
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