專利名稱：鈉硫電池的陽極金屬件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及鈉硫電池(下面，稱之為“NaS電池”)的陽極金屬件。
背景技術(shù)：
作為普通的鈉硫電池，例如具有如圖6所示結(jié)構(gòu)的鈉硫電池為人們所知。鈉硫電池101具有圓筒狀的陽極容器102，用于容納含浸于碳?xì)值戎械娜廴诹蚧牵挥械椎膱A筒狀的固體電解質(zhì)管103，位于陽極容器102內(nèi)部，用于容納熔融金屬鈉，并具有選擇性透過鈉離子的功能。固體電解質(zhì)管103借助a-氧化鋁制絕緣環(huán)104和陽極金屬件105與陽極容器102結(jié)合。陽極金屬件105具有圓筒部151和設(shè)置于圓筒部下端的凸緣部152。絕緣環(huán)104插 入于該陽極金屬件105的圓筒部151內(nèi)，且陽極金屬件105的凸緣部152上面熱壓接合在 該絕緣環(huán)104的下面。另外，陰極金屬件106熱壓接合在絕緣環(huán)104的上端面。

實(shí)用新型內(nèi)容實(shí)用新型要解決的問題在這樣的現(xiàn)有的NaS電池101中，例如，在沿著陽極容器102的開口上端部向圓周方向進(jìn)行熔接時(shí)，由于陽極容器102和陽極金屬件105的熱膨脹率差，在最后熔接處可能出現(xiàn)錯(cuò)位，這樣就要求提高該結(jié)合部的可靠性。另外，如上述所述地陽極金屬件105與絕緣環(huán)104熱壓接合,但由于熔接時(shí)的熱變形而在陽極金屬件105與絕緣環(huán)104的接合部發(fā)生損壞，因此考慮NaS電池長期運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，就要求進(jìn)ー步提高該結(jié)合部的可靠性。本實(shí)用新型是鑒于這樣的情況而提出的，其課題在于提供ー種NaS電池用陽極金屬件，其能夠防止熔接部位的錯(cuò)位和由熔接時(shí)的熱變形而在陽極金屬件與絕緣環(huán)的接合部發(fā)生的損壞，井能夠提高壞狀絕緣體和陽極容器的結(jié)合部的強(qiáng)度可靠性。解決問題的手段為達(dá)到上述目的而提供的本實(shí)用新型的陽極金屬件是ー種鈉硫電池用陽極金屬件，其具備圓筒部、從該圓筒部上端向外部方向伸出的上側(cè)凸緣部、和從該圓筒部下端向內(nèi)部方向伸出的下側(cè)凸緣部，在所述下側(cè)凸緣部的上面形成有用干與環(huán)狀絕緣體進(jìn)行接合的接合面，并在所述上側(cè)凸緣部的外周面形成有用于與圓筒狀的金屬制陽極容器的開ロ端部進(jìn)行熔接的熔接面。其特征在于，在所述陽極金屬件與所述環(huán)狀絕緣體接合的狀態(tài)下，所述上側(cè)凸緣部的水平方向的寬度tl、所述圓筒部的壁厚t2和所述下側(cè)凸緣部的壁厚t3的關(guān)系丨兩足tl > t2 > t3。在此，優(yōu)選地，所述陽極金屬件具備相同形狀的多個(gè)突條，其以等間隔配置在所述圓筒部的外周上，并從圓筒部外周向外部方向突出而形成，并且能夠連結(jié)與所述多個(gè)突條的外端部而形成的連結(jié)的圓的直徑t4大于所述陽極容器的內(nèi)徑t5，且小于所述陽極金屬件的上側(cè)凸緣部的外周面的直徑t6。另外，優(yōu)選所述接合面的表面粗糙度Ra為0. 1-10。[0011]另外，優(yōu)選所述陽極金屬件的圓筒部的結(jié)晶粒徑在300 以下，更優(yōu)選所述陽極金屬件的圓筒部的結(jié)晶粒徑在200 以下，更加優(yōu)選所述陽極金屬件的圓筒部的結(jié)晶粒徑在IOOiim以下。實(shí)用新型效果若采用本實(shí)用新型的陽極金屬件，由于在上側(cè)凸緣部的外周面形成有與陽極容器進(jìn)行熔接的熔接面，因此，即使陽極容器和陽極金屬件之間存在熱膨脹率差，在沿著陽極容器的開ロ端部向圓周方向依次進(jìn)行熔接時(shí)，在熔接結(jié)束的部位也不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)位，能夠提高陽極金屬件和陽極容器的結(jié)合部的強(qiáng)度可靠性。另外，使陽極金屬件的各部分的壁厚等滿足上述的tl > t2 > t3，由此使熱壓接合時(shí)的壓力集中于接合面，井能夠提高陽極金屬件和環(huán)狀絕緣體的結(jié)合部的強(qiáng)度可靠性。

圖I是具備本實(shí)用新型的NaS電池用陽極金屬件的NaS電池的剖視圖。圖2是上述陽極金屬件的部分剖視圖。圖3是上述陽極金屬件的仰視圖。圖4是說明熱壓接合前的狀態(tài)的剖視圖。圖5是說明熱壓接合后的狀態(tài)的剖視圖。圖6是具備現(xiàn)有例的NaS電池用陽極金屬件的NaS電池的剖視圖。附圖標(biāo)記說明I NaS 電池2陽極容器4絕緣環(huán)(環(huán)狀絕緣體)5陽極金屬件51圓筒部52上側(cè)凸緣部53下側(cè)凸緣部
具體實(shí)施方式
以下參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的NaS電池用陽極金屬件進(jìn)行說明。如圖I所示，NaS電池I具備圓筒狀陽極容器2、和有底的圓筒狀固體電解質(zhì)管3。固體電解質(zhì)管3借助a-氧化鋁制的絕緣環(huán)4和陽極金屬件5與陽極容器2結(jié)合。如圖2和圖3所不，陽極金屬件5具備圓筒部51、從圓筒部51的上端向外部方向伸出的上側(cè)凸緣部52、和從圓筒部51的下端向內(nèi)部方向伸出的下側(cè)凸緣部53。另外，在下側(cè)凸緣部53的上面53a上形成有用干與絕緣環(huán)4進(jìn)行接合的接合面，在上側(cè)凸緣部52的外周面52a上形成有用干與陽極容器2的開ロ端部進(jìn)行熔接的熔接面。另外，陽極金屬件5具備多個(gè)相同形狀的突條54，該突條54從圓筒部51的外周向外部方向突出而形成。突條54以等間隔配置在圓筒部51外周上。如圖I和圖3所示，突條54以如下方式形成連結(jié)這些多個(gè)突條54的外端部而形成的圓的直徑t4大于陽極容器2的內(nèi)徑t5且小于陽極金屬件5的上側(cè)凸緣部52的外周面的直徑t6。[0031]接著，對(duì)陽極金屬件5的制造方法進(jìn)行說明。陽極金屬件5通過如下方式而得到，例如，首先通過對(duì)金屬材料進(jìn)行冷鍛來成形金屬件的大致形狀，其后，將其加工成規(guī)定的金屬件的形狀。例如可使用鋁或鋁合金作為陽極金屬件5的金屬材料。通過最初的冷鍛，該金屬材料得到陽極金屬件5的大致形狀的同時(shí)材料受到強(qiáng)加工，并在其后與絕緣環(huán)4的熱壓接合時(shí)金屬組織微細(xì)化，從而提高對(duì)鈉、多硫化鈉的耐蝕性和耐疲勞性。如上所述，本實(shí)用新型的陽極金屬件5是通過對(duì)金屬材料進(jìn)行冷鍛來成形成大致形狀后，將其加工成如圖2和圖3所示的規(guī)定的金屬件形狀而得到的。但熱壓接合在絕緣環(huán)4上的下側(cè)凸緣部53的上面53a的加工例如是通過切削加工而進(jìn)行。另外，其表面粗糙度Ra優(yōu)選為0. 1-10。通過將作為接合面的上面53a的表面粗糙度控制在該范圍，由此面壓接合時(shí)接合面的表面壓カ變均勻，且熱壓接合的強(qiáng)度得到提高。接著，對(duì)接合方法進(jìn)行說明。陽極金屬件5和陰極金屬件6與絕緣環(huán)4的接合使用熱壓接合。即，如圖4所示，在設(shè)置于下側(cè)接合夾具91上的陽極金屬件5的圓筒部51插入由a -氧化鋁構(gòu)成的絕緣環(huán)4并放置于下側(cè)凸緣部53上，進(jìn)而在絕緣環(huán)4的上面放置陰 極金屬件6。此外，陽極金屬件5的下側(cè)凸緣部53的上面53a和絕緣環(huán)4的下面之間、以及陰極金屬件6的凸緣部61的下面與絕緣環(huán)4的上面之間填充有金屬焊料。在這樣的狀態(tài)下，如果加熱至500-560°C左右并通過上側(cè)接合夾具92而施加壓力，則如圖5所示，陽極金屬件5中，其下側(cè)凸緣部53的厚度減小而向內(nèi)部方向(箭頭A方向)延伸的同時(shí)其上面53a接合于絕緣環(huán)4的下端面，另外，陰極金屬件6的凸緣部61中，其厚度減小而向外部方向(箭頭B方向)延伸的同時(shí)其下面接合于絕緣環(huán)4的上面。在此，陽極金屬件5和絕緣環(huán)4的接合狀態(tài)時(shí)的上側(cè)凸緣部52的水平方向的寬度tl、圓筒部51的壁厚t2和下側(cè)凸緣部53的壁厚t3的關(guān)系滿足tl > t2 > t3的方式構(gòu)成陽極金屬件5。形成的陽極金屬件5滿足該關(guān)系，由此熱壓接合時(shí)施加的壓カ集中于接合面且接合強(qiáng)度得到提高。另外，本實(shí)用新型的陽極金屬件5，優(yōu)選在與絕緣環(huán)4的熱壓接合之后，將圓筒部51的金屬組織中的結(jié)晶粒的粒徑微細(xì)化至300 以下，更優(yōu)選將其微細(xì)化至200 以下，更加優(yōu)選將其微細(xì)化至100 y m以下。通過這樣的微細(xì)化，將提高圓筒部51的耐蝕性和耐疲勞性。在組裝NaS電池I時(shí)，事先在陽極金屬件5上固定絕緣環(huán)4的同時(shí)在該絕緣環(huán)4上固定固體電解質(zhì)管3。該狀態(tài)下,將陽極金屬件5插嵌于陽極容器2的開ロ端部。插嵌時(shí)，首先，使陽極金屬件5的突條54抵接于陽極容器2的內(nèi)壁，由此使陽極金屬件5的中心軸與陽極容器2的中心軸一致。在該狀態(tài)下，在減壓環(huán)境中將陽極容器2內(nèi)部的空氣排出后，利用金屬的延展性使突條54和陽極容器2變形的同吋，將陽極金屬件5進(jìn)ー步插嵌于陽極容器2，并將上側(cè)凸緣部52的外周面52a和陽極容器2的開ロ端部進(jìn)行熔接從而密封陽極容器2。此外，陽極金屬件5的中心軸與陽極容器2的中心軸不一致、偏心變大，則有可能對(duì)電池特性有不良影響。在進(jìn)行該熔接吋，陽極金屬件5的上側(cè)凸緣部52在陽極容器2的開ロ端緣上沿半徑方向延伸，因此，即使陽極容器2和陽極金屬件5之間存在熱膨脹率差，在沿著陽極容器2的開ロ端部向圓周方向依次進(jìn)行熔接時(shí)，在熔接結(jié)束部位也不會(huì)發(fā)生錯(cuò)位。因此，在陽極容器2的開ロ端部能夠容易且切實(shí)地熔接固定陽極金屬件5。[0039]另外，由于在陽極金屬件5的上側(cè)凸緣部52的外周52a進(jìn)行熔接，因此，不會(huì)出現(xiàn)陽極金屬件5因熔接時(shí)的熱而向內(nèi)側(cè)傾斜變形的情況，從而能夠防止由于陽極金屬件5的傾斜變形而在熔接部出現(xiàn)裂紋的危險(xiǎn)。進(jìn)而，由于沿著上側(cè)凸緣部52的外周52a而進(jìn)行熔接，熔接時(shí)的熱難以通過陽極金屬件5傳達(dá)至絕緣環(huán)4，因此，能夠防止如下現(xiàn)象由于該陽極金屬件5和絕緣環(huán)4的接合部、絕緣環(huán)4和固體電解質(zhì)管3的接合部產(chǎn)生熱變形，因此破 損絕緣環(huán)4、固體電解質(zhì)管3。若采用本實(shí)用新型的陽極金屬件5，通過上述構(gòu)成，能夠提高陽極金屬件5和陽極容器2的結(jié)合部的強(qiáng)度可靠性以及陽極金屬件2和絕緣環(huán)4的結(jié)合部的強(qiáng)度可靠性，因此，即使在長期使用NaS電池I的情況下，也能抑制這些結(jié)合部發(fā)生不良。
權(quán)利要求1.一種陽極金屬件，是一種鈉硫電池用陽極金屬件， 其具備圓筒部、從該圓筒部上端向外部方向伸出的上側(cè)凸緣部、和從該圓筒部下端向內(nèi)部方向伸出的下側(cè)凸緣部，在所述下側(cè)凸緣部的上面形成有用于與環(huán)狀絕緣體進(jìn)行接合的接合面，并在所述上側(cè)凸緣部的外周面形成有用于與圓筒狀金屬制陽極容器的開口端部進(jìn)行熔接的熔接面， 其特征在于，在所述陽極金屬件與所述環(huán)狀絕緣體的接合狀態(tài)下， 所述上側(cè)凸緣部的水平方向的寬度tl、所述圓筒部的壁厚t2和所述下側(cè)凸緣部的壁厚t3的關(guān)系滿足tl >t2 > t30
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的陽極金屬件，其特征在于， 具備相同形狀的多個(gè)突條，其以等間隔配置在所述圓筒部的外周上，并從圓筒部外周向外部方向突出而形成， 連結(jié)所述多個(gè)突條的外端部而形成的圓的直徑t4大于所述陽極容器的內(nèi)徑t5且小于所述陽極金屬件的上側(cè)凸緣部的外周面的直徑t6。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陽極金屬件，其特征在于，所述接合面的表面粗糙度Ra為0.1-10。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陽極金屬件，其特征在于，所述陽極金屬件的圓筒部的結(jié)晶粒徑在300iim以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陽極金屬件，其特征在于，所述陽極金屬件的圓筒部的結(jié)晶粒徑在200iim以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的陽極金屬件，其特征在于，所述陽極金屬件的圓筒部的結(jié)晶粒徑在IOOiim以下。
專利摘要本實(shí)用新型的鈉硫電池的陽極金屬件(5)具備圓筒部(51)、從圓筒部(51)上端向外部方向伸出的上側(cè)凸緣部(52)、和從圓筒部(51)下端向內(nèi)部方向伸出的下側(cè)凸緣部(53)，在下側(cè)凸緣部(53)的上面(53a)形成有用于與環(huán)狀絕緣體(4)進(jìn)行接合的接合面，并在上側(cè)凸緣部(52)的外周面形成有用于與圓筒狀的金屬制陽極容器的開口端部進(jìn)行熔接的熔接面。另外，陽極金屬件(5)和環(huán)狀絕緣體(4)的接合狀態(tài)時(shí)的上側(cè)凸緣部(52)的水平方向的寬度t1、圓筒部(51)的壁厚t2和下側(cè)凸緣部(53)的壁厚t3的關(guān)系滿足t1＞t2＞t3的方式構(gòu)成陽極金屬件(5)。
文檔編號(hào)H01M2/06GK202534707SQ20112053025
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者莊村光廣, 松永憲明, 辻雄希 申請(qǐng)人:日本礙子株式會(huì)社