專利名稱：固體電解質(zhì)管和絕緣環(huán)的接合結構以及鈉硫電池的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鈉硫電池(以下稱為Nas電池)的固體電解質(zhì)管和絕緣環(huán)的接合結構以及鈉硫電池。
背景技術：
在現(xiàn)有技術中公知的P -氧化鋁制的固體電解質(zhì)管和a -氧化鋁制的絕緣環(huán)的接合是采用玻璃的接合結構。

實用新型內(nèi)容實用新型要解決的課題然而，NaS電池是在300_350°C下工作的高溫電池，由于工作、休止的反復進行所引起的溫度變化大，另外，隨著電池的工作，作為活性物質(zhì)的鈉離子經(jīng)由固體電解質(zhì)管而移動，固體電解質(zhì)管內(nèi)部的活性物質(zhì)容量增減。另外，基于由溫度變化所產(chǎn)生的固體電解質(zhì)管、絕緣環(huán)的膨脹，收縮的差異的熱應力，基于外力的機械應力容易施加于上述玻璃接合部。因此，現(xiàn)有的接合結構中，會有該玻璃接合部發(fā)生破裂或玻璃接合部破損的可能，而接合結構的可靠性有待提高。另外，現(xiàn)有的接合結構中，固體電解質(zhì)管只是在其外周面與絕緣環(huán)相接合。因此，兩者的位置關系容易在絕緣環(huán)的軸向上偏離，制造時就不得不使用夾具來防止發(fā)生該偏離。因此，現(xiàn)有的接合結構存在的問題是制造麻煩。本實用新型是鑒于這種情況而提出的，其目的在于，提供一種應對熱應力或機械應力接合可靠性高，并且制造容易的鈉硫電池的固體電解質(zhì)管和絕緣環(huán)的接合結構以及鈉硫電池。解決課題的方法為了達到上述的目的，本實用新型的固體電解質(zhì)管和絕緣環(huán)的接合結構，是鈉硫電池的固體電解質(zhì)管和絕緣環(huán)的接合結構，所述鈉硫電池是在絕緣環(huán)的內(nèi)周面配置呈有底圓筒狀的固體電解質(zhì)管的開口端部，將所述絕緣環(huán)和所述固體電解質(zhì)管之間采用玻璃進行接合的鈉硫電池，所述接合結構的特征在于，在所述絕緣環(huán)的內(nèi)周面形成第一對置面和第二對置面，其中，所述第一對置面是與所述固體電解質(zhì)管的開口端部的外周面和開口端面相接近并相對置的L字狀的面，所述第二對置面是具有比該第一對置面和所述固體電解質(zhì)管的間隔更寬的間隔并與開口端部的外周面相對置的面，將這些第一對置面和第二對置面與所述固體電解質(zhì)管進行接合，并且，所述絕緣環(huán)和所述固體電解質(zhì)管在所述固體電解 質(zhì)管的軸向上的接合距離大于所述絕緣環(huán)和所述固體電解質(zhì)管在所述固體電解質(zhì)管的周方向上的接合距離。在此，優(yōu)選地，在所述固體電解質(zhì)管的外周端緣設置第一倒角部，并在與該倒角部相對置的所述第一對置面的壁角部分設置第二倒角部。另外，優(yōu)選所述絕緣環(huán)的外徑為所述固體電解質(zhì)管的外徑的I.I倍以上I. 5倍以下。另外，優(yōu)選所述絕緣環(huán)的最小內(nèi)徑大于所述固體電解質(zhì)管的內(nèi)徑。另外，優(yōu)選接合用的所述玻璃到達所述固體電解質(zhì)管的內(nèi)周面。另外，優(yōu)選本實用新型的鈉硫電池具備上述固體電解質(zhì)管和絕緣環(huán)接合結構而構成。實用新型效果若采用本實用新型的固體電解質(zhì)管和絕緣環(huán)的接合結構以及NaS電池，對固體電解質(zhì)管和絕緣環(huán)進行接合時，通過上述L字狀的第一對置面，將固體電解質(zhì)管在該軸向和周方向上進行定位。由此，不需要用于定位的夾具，從而制造變得容易。另外，在固體電解 質(zhì)管軸向上的絕緣環(huán)和固體電解質(zhì)管的接合距離比在固體電解質(zhì)管的圓周方向上的接合距離更長，因此玻璃接合時，在絕緣環(huán)上倒立而設置固體電解質(zhì)管的狀態(tài)下固體電解質(zhì)管容易保持穩(wěn)定，從而易于操作。另外，第二對置面和固體電解質(zhì)管的間隔大于第一對置面和固體電解質(zhì)管的間隔，因此能使該部分的玻璃接合壁厚變厚，從而能提高接合強度。在此基礎上，玻璃接合部的整體呈L字狀，因此能夠耐于來自各方向的外力，并能提高對于熱應力、機械應力的可靠性。

圖I是具備本實用新型的固體電解質(zhì)管和絕緣環(huán)的接合結構的NaS電池的剖視圖。圖2是上述接合結構的部分放大剖面圖。圖3是上述接合結構的部分放大剖視圖。圖4是上述接合結構的部分放大剖視圖。附圖標記I NaS 電池3 固體電解質(zhì)管6 絕緣環(huán)10 玻璃61 卡止部(第一對置面)64 玻璃填充用切槽(第二對置面)
具體實施方式
以下，參照附圖對本實用新型的NaS電池的固體電解質(zhì)管和絕緣環(huán)的接合結構進行說明。如圖I所示，NaS電池I采用如下結構在陽極容器2內(nèi)，將作為陽極活性物質(zhì)的硫黃4和作為陰極活性物質(zhì)的鈉5隔離容納于固體電解質(zhì)管3的內(nèi)外，并將陽極容器2內(nèi)密封為密閉狀態(tài)，以保持活性物質(zhì)與外界空氣處于非接觸的狀態(tài)。陽極容器2具有圓筒狀的筒部21和堵塞該筒部21的下端部的底蓋22。在筒部21的上部外周面安裝有陽極端子7。另外，陽極容器2由鋁或鋁合金等軟質(zhì)金屬形成。絕緣環(huán)6由α-氧化鋁所形成，接合在陽極容器2的上端部。呈有底圓筒狀的固體電解質(zhì)管3由β-氧化鋁形成，其上端部借助玻璃10接合于絕緣環(huán)6的內(nèi)周面。陽極室40由陽極容器2和固體電解質(zhì)管3形成，容納有含浸在石墨墊中的硫黃4作為陽極活性物質(zhì)。在此，絕緣環(huán)6的外徑xl優(yōu)選為固體電解質(zhì)管3的外徑x2的I. I倍以上且I. 5倍以下。如果絕緣環(huán)6的外徑xl小于上述范圍，則絕緣環(huán)6的強度不夠，由于溫度升降引起熱應力會出現(xiàn)α環(huán)6破損的危險。另一方面，如果絕緣環(huán)6的外徑xl大于上述范圍，則不利于降低電池的制造成本、不利于電池的小型化。另外，優(yōu)選絕緣環(huán)6的最小內(nèi)徑y(tǒng)l大于固體電解質(zhì)管3的內(nèi)徑y(tǒng)2。通過這種方式，在固體電解質(zhì)管3的內(nèi)部填充鈉時，絕緣環(huán)6不成為障礙從而提高工作效率。陰極蓋8安裝在絕緣環(huán)6的上端面，其上面安裝有陰極端子9。陰極室50由絕緣環(huán)6、固體電解質(zhì)管3和陰極蓋8所形成，在陰極室50內(nèi)容納有作為陰極活性物質(zhì)的鋁5。圖2和圖3是表示固體電解質(zhì)管3和絕緣環(huán)6之間的采用玻璃的接合結構的部分剖面圖，以上下顛倒狀態(tài)圖示。作為固體電解質(zhì)管3的開口端部的上部(圖中的下部)為厚壁部31，由此實現(xiàn)強度的提高，并在其上部外周端緣設有倒角部(相當于第一倒角部)32。
·[0034]另一方面，在絕緣環(huán)6的內(nèi)周面，以與固體電解質(zhì)管3相接近并相對置的方式設置呈L字狀的作為第一對置面的卡止部61,利用其內(nèi)頂面61a和內(nèi)周面61b對固體電解質(zhì)管3進行定位使其處于垂直位置。在卡止部61的內(nèi)周面61b和固體電解質(zhì)管3的外周面3a之間的間隙形成有厚度為50-200 μ m左右的玻璃薄壁填充部11。此外，由于固體電解質(zhì)管3的外周面3a通過表面磨削而變平滑，因此，形成薄壁填充部11的間隙保持一定程度，玻璃薄壁填充部11保持一定程度的厚度。另外，在內(nèi)頂面61a和內(nèi)周面61b的界限部(角部)，與固體電解質(zhì)管3的倒角部32對置而形成有弧狀面65 (相當于第二倒角部)。此外，在本實施方案中，例示了第一倒角部為角面、第二倒角部為曲面的例子，但第一倒角部和第二倒角部都為角面也可以，第一倒角部和第二倒角部都為曲面也可以，另外，第一倒角部為曲面、第二倒角部為角面也可以。在這些倒角部32和弧狀面65之間，填充玻璃形成壁角填充部12。并且，通過設置倒角部32和弧狀面65，避免該壁角填充部12受到集中的應力。進而，在內(nèi)頂面61a的端部設有端部倒角部62，在與固體電解質(zhì)管3的上面之間形成有端部玻璃滯留區(qū)13，從而提高了對與該部分接觸的作為陰極活性物質(zhì)的鈉5的耐腐蝕性。另外，如圖4所示，使接合用的玻璃10到達固體電解質(zhì)管3的內(nèi)周面3b，由此進一步提高對鈉5的耐腐蝕性。另外，在絕緣環(huán)6的下端內(nèi)周面具有傾斜面63，并形成有作為與固體電解質(zhì)管3的外周面3a對置的第二對置面的玻璃填充用切槽64。該切槽64和固體電解質(zhì)管3的外周面3a之間的間隙與卡止部61和固體電解質(zhì)管3之間的間隙相比足夠?qū)?，由此該部分成為玻璃厚壁填充?4，就能得到足夠的接合強度。另外，當對固體電解質(zhì)管3和絕緣環(huán)6進行玻璃接合時，首先將固體電解質(zhì)管3倒立設置在絕緣環(huán)6上。本實用新型中，設定為接合距離LI大于接合距離L2，該接合距離LI是在固體電解質(zhì)管3的軸向上絕緣環(huán)6和固體電解質(zhì)管3的接合距離，該接合距離L2是在固體電解質(zhì)管3的圓周方向上絕緣環(huán)6和固體電解質(zhì)管3的接合距離。由于接合距離LI比接合距離L2長，因此在采用玻璃進行接合時，在將固體電解質(zhì)管3倒立設置于絕緣環(huán)6上的狀態(tài)下，固體電解質(zhì)管3容易保持穩(wěn)定，從而易于操作。[0039]另外，如圖3所示，在絕緣環(huán)6的玻璃填充用切槽64和固體電解質(zhì)管3的外周面3a之間的空間，配置事先成形的玻璃環(huán)15并將其加熱熔融。這樣，如圖2所示，熔融的玻璃流向圖中下方，經(jīng)過絕緣環(huán)6的卡止部61的內(nèi)周面61b和固體電解質(zhì)管3的外周面3a之間的狹窄間隙，到達端部倒角部62。在該端部倒角部62和作為固體電解質(zhì)管3的開口端面的上端面3c之間，形成由表面張力引起的玻璃滯留區(qū)13。這樣，固體電解質(zhì)管3和絕緣環(huán)6之間一體形成由玻璃構成的端部玻璃滯留區(qū)13、壁角填充部12、薄壁填充部11、厚壁填充部14。另外，固體電解質(zhì)管3和絕緣環(huán)6通過這些玻璃接合部而接合。如上所述，形成有接近并對置于固體電解質(zhì)管3的上端部外周面3a和上端面3c的L字狀的卡止部61。因此，固體電解質(zhì)管3的軸向和與其垂直相交的方向的定位通過卡止部61來進行，無需用于定位的夾具，從而制造變得容易。而且絕緣環(huán)6和固體電解質(zhì)管3之間的接合強度由填充有大量玻璃10的厚壁填充部14來確保，因此能得到足夠的接合強度。在此基礎上，玻璃接合部的整體呈L字狀，因此能耐于來自各方向的外力，并能提高應 對于熱應力、機械應力的可靠性。另外，在壁角填充部12中，在固體電解質(zhì)管3上設有倒角部32、在絕緣環(huán)6上設有弧狀面65，因此，不存在尖銳部分、鋒利的壁角部分，在對固體電解質(zhì)管3、絕緣環(huán)6施加應力時，應力被分散而緩和了局部應力集中的問題，就沒有發(fā)生破裂的可能性。在NaS電池工作時，高溫的鈉接觸端部玻璃滯留區(qū)13，但是如上所述玻璃滯留區(qū)13的接合部分寬且表面積大，因此該部分將發(fā)揮充分的耐藥性和耐久性。另外，固體電解質(zhì)管3自身在與絕緣環(huán)6的接合部中作為厚壁部31，因此該部分的機械強度高，固體電解質(zhì)管3受到損傷的可能性小。進而，固體電解質(zhì)管3的外周面3a通過表面加工而變得平滑，因此能保持該外周面3a和卡止部61的內(nèi)周面61b之間的狹窄間隙為規(guī)定值，并確保玻璃的流通性和填充性。
權利要求1.ー種固體電解質(zhì)管和絕緣環(huán)的接合結構，是鈉硫電池的固體電解質(zhì)管和絕緣環(huán)的接合結構，所述鈉硫電池是在絕緣環(huán)的內(nèi)周面配置呈有底圓筒狀的固體電解質(zhì)管的開ロ端部，將所述絕緣環(huán)和所述固體電解質(zhì)管之間采用玻璃進行接合的鈉硫電池，所述接合結構的特征在干， 在所述絕緣環(huán)的內(nèi)周面形成第一對置面和第二對置面，其中，所述第一對置面是與所述固體電解質(zhì)管的開ロ端部的外周面和開ロ端面相接近并相對置的L字狀的面，所述第二對置面是具有比該第一對置面和所述固體電解質(zhì)管的間隔更寬的間隔并與開ロ端部的外周面相對置的面，將這些第一對置面和第二對置面與所述固體電解質(zhì)管進行接合，并且， 所述絕緣環(huán)和所述固體電解質(zhì)管在所述固體電解質(zhì)管的軸向上的接合距離大于所述絕緣環(huán)和所述固體電解質(zhì)管在所述固體電解質(zhì)管的周方向上的接合距離。
2.根據(jù)權利要求I所述的固體電解質(zhì)管和絕緣環(huán)的接合結構，其特征在于，在所述固體電解質(zhì)管的外周端緣設置第一倒角部，并在與該倒角部相對置的所述第一對置面的壁角部分設置第二倒角部。
3.根據(jù)權利要求2所述的固體電解質(zhì)管和絕緣環(huán)的接合結構，其特征在于，所述絕緣環(huán)的外徑為所述固體電解質(zhì)管的外徑的I. I倍以上且I. 5倍以下。
4.根據(jù)權利要求3所述的固體電解質(zhì)管和絕緣環(huán)的接合結構，其特征在于，所述絕緣環(huán)的最小內(nèi)徑大于所述固體電解質(zhì)管的內(nèi)徑。
5.根據(jù)權利要求4所述的固體電解質(zhì)管和絕緣環(huán)的接合結構，其特征在于，接合用的所述玻璃到達所述固體電解質(zhì)管的內(nèi)周面。
6.ー種鈉硫電池，其特征在于，具備權利要求I至5中任一項所述的固體電解質(zhì)管和絕緣環(huán)的接合結構。
專利摘要本實用新型提供是一種固體電解質(zhì)管和絕緣環(huán)的接合結構以及鈉硫電池，該NaS電池是在絕緣環(huán)(6)的內(nèi)周面配置固體電解質(zhì)管(3)的開口端部，將在絕緣環(huán)和固體電解質(zhì)管之間采用通過玻璃(10)進行而接合的NaS電池，在絕緣環(huán)的內(nèi)周面形成接近并與固體電解質(zhì)管的開口端部的外周面(3a)和開口端面(3c)接近并對置的L字狀的第一對置面(61)、和具有比該第一對置面(61)與固體電解質(zhì)管的間隔更寬的間隔并而與開口端部的外周面(3a)對置的第二對置面(64)，將這些對置面與固體電解質(zhì)管接合，且在固體電解質(zhì)管的軸向上的接合距離L1大于在圓周方向的接合距離L2。由此，接合的可靠性變高，且制造容易。
文檔編號H01M10/39GK202423397SQ201120530669
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權日2011年12月16日
發(fā)明者梶田雅晴, 辻雄希 申請人:日本礙子株式會社