JP2000058109A - ナトリウム―硫黄電池における絶縁リングと陽極筒状金具との接合構造 - Google Patents
ナトリウム―硫黄電池における絶縁リングと陽極筒状金具との接合構造Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池降温時の固体電解質管と陽極容器との熱
収縮差により生じる荷重に対する、絶縁リングと陽極筒
状金具との結合部の強度信頼性を向上する。 【解決手段】 固体電解質管５の開口端に絶縁リング４
を接合し、当該絶縁リング４に、円筒部１３ａと円筒部
１３ａ下端から円筒部１３ａの内部方向に張り出したフ
ランジ部１３ｂとを有する陽極筒状金具１３を、フラン
ジ部１３ｂの上面が絶縁リング４の下端面に接合される
ように熱圧接合したナトリウム−硫黄電池の絶縁リング
４と陽極筒状金具１３との接合構造である。陽極筒状金
具１３の円筒部１３ａが、円筒部１３ａの上方部分と下
方部分とで肉厚が異なる段付き形状を有し、上方部分の
肉厚ｔ1に対して下方部分の肉厚ｔ2が薄肉となるように
形成されている。
収縮差により生じる荷重に対する、絶縁リングと陽極筒
状金具との結合部の強度信頼性を向上する。 【解決手段】 固体電解質管５の開口端に絶縁リング４
を接合し、当該絶縁リング４に、円筒部１３ａと円筒部
１３ａ下端から円筒部１３ａの内部方向に張り出したフ
ランジ部１３ｂとを有する陽極筒状金具１３を、フラン
ジ部１３ｂの上面が絶縁リング４の下端面に接合される
ように熱圧接合したナトリウム−硫黄電池の絶縁リング
４と陽極筒状金具１３との接合構造である。陽極筒状金
具１３の円筒部１３ａが、円筒部１３ａの上方部分と下
方部分とで肉厚が異なる段付き形状を有し、上方部分の
肉厚ｔ1に対して下方部分の肉厚ｔ2が薄肉となるように
形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、ナトリウム−硫
黄電池における絶縁リングと陽極筒状金具との接合構造
に係り、特に、電池降温時に固体電解質管と陽極容器と
の熱収縮差により生じる荷重に対する、絶縁リングと陽
極筒状金具との接合部の強度信頼性を向上することがで
きる接合構造に関する。
黄電池における絶縁リングと陽極筒状金具との接合構造
に係り、特に、電池降温時に固体電解質管と陽極容器と
の熱収縮差により生じる荷重に対する、絶縁リングと陽
極筒状金具との接合部の強度信頼性を向上することがで
きる接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】 ナトリウム−硫黄電池は、一方に陰極
活性物質である溶融金属ナトリウム、他方には陽極活性
物質である溶融硫黄を配し、両者をナトリウムイオンに
対して選択的な透過性を有するβ−アルミナ固体電解質
で隔離し、３００〜３５０℃で作動させる高温二次電池
である。
活性物質である溶融金属ナトリウム、他方には陽極活性
物質である溶融硫黄を配し、両者をナトリウムイオンに
対して選択的な透過性を有するβ−アルミナ固体電解質
で隔離し、３００〜３５０℃で作動させる高温二次電池
である。
【０００３】 このようなナトリウム−硫黄電池の構造
は、例えば図４に示すように、カーボンフェルト等に含
浸された溶融硫黄Ｓを収容する円筒状の陽極容器１と、
溶融金属ナトリウムＮａを収容するカートリッジ（ナト
リウム保護管）６と、このカートリッジ６を内部に収納
し、ナトリウムイオンＮａ+を選択的に透過させる機能
を有する有底円筒状の固体電解質管５と、カートリッジ
６と固体電解質管５の間の間隙部に、そのカートリッジ
６及び固体電解質管５からそれぞれ所定の間隔をおいて
配設された有底円筒状の隔壁管１１からなる。
は、例えば図４に示すように、カーボンフェルト等に含
浸された溶融硫黄Ｓを収容する円筒状の陽極容器１と、
溶融金属ナトリウムＮａを収容するカートリッジ（ナト
リウム保護管）６と、このカートリッジ６を内部に収納
し、ナトリウムイオンＮａ+を選択的に透過させる機能
を有する有底円筒状の固体電解質管５と、カートリッジ
６と固体電解質管５の間の間隙部に、そのカートリッジ
６及び固体電解質管５からそれぞれ所定の間隔をおいて
配設された有底円筒状の隔壁管１１からなる。
【０００４】 固体電解質管５はその開口端にガラス接
合されたα−アルミナ製の絶縁リング４及び陽極筒状金
具３を介して陽極容器１と結合されている。また、絶縁
リング４の上端面には陰極金具８が熱圧接合され、この
陰極金具８に陰極蓋９が溶接固定されている。陽極容器
１の外周上部と陰極蓋９の上面には、それぞれ陽極側端
子２と陰極側端子１０が設けられている。カートリッジ
６の上部空間には、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性
ガスＧが所定の圧力で封入され、この不活性ガスＧによ
りカートリッジ６内のナトリウムＮａがカートリッジ底
部に設けられた小孔７から流出する方向へ加圧されてい
る。
合されたα−アルミナ製の絶縁リング４及び陽極筒状金
具３を介して陽極容器１と結合されている。また、絶縁
リング４の上端面には陰極金具８が熱圧接合され、この
陰極金具８に陰極蓋９が溶接固定されている。陽極容器
１の外周上部と陰極蓋９の上面には、それぞれ陽極側端
子２と陰極側端子１０が設けられている。カートリッジ
６の上部空間には、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性
ガスＧが所定の圧力で封入され、この不活性ガスＧによ
りカートリッジ６内のナトリウムＮａがカートリッジ底
部に設けられた小孔７から流出する方向へ加圧されてい
る。
【０００５】 かかる構造を有するナトリウム−硫黄電
池において、放電時にはカートリッジ６の小孔７から供
給されるナトリウムＮａが、隔壁管１１とカートリッジ
６との間隙内で上方に移動した後、隔壁管１１の上端を
乗り越えて、隔壁管１１と固体電解質管５との間隙内で
下方に移動し、更に、固体電解質管５をナトリウムイオ
ンとなって透過して、陽極容器１内の硫黄Ｓ及び外部回
路を通ってきた電子と反応し多硫化ナトリウムを生成す
る。充電時には放電とは逆にナトリウム及び硫黄の生成
反応が起こる。
池において、放電時にはカートリッジ６の小孔７から供
給されるナトリウムＮａが、隔壁管１１とカートリッジ
６との間隙内で上方に移動した後、隔壁管１１の上端を
乗り越えて、隔壁管１１と固体電解質管５との間隙内で
下方に移動し、更に、固体電解質管５をナトリウムイオ
ンとなって透過して、陽極容器１内の硫黄Ｓ及び外部回
路を通ってきた電子と反応し多硫化ナトリウムを生成す
る。充電時には放電とは逆にナトリウム及び硫黄の生成
反応が起こる。
【０００６】 図５は、このような従来のナトリウム−
硫黄電池における絶縁リングと陽極筒状金具との接合構
造を示す要部断面図である。陽極筒状金具３は、円筒部
３ａと円筒部３ａ下端から円筒部３ａの内部方向に張り
出したフランジ部３ｂとを有する。絶縁リング４は、こ
の陽極筒状金具３の円筒部３ａ内に挿入され、金属ロウ
材等の接合材１２を介して、フランジ部３ｂの上面と絶
縁リング４の下端面とが熱圧接合されている。なお、陽
極筒状金具３の円筒部３ａの肉厚は、ほぼ一定となって
いる。
硫黄電池における絶縁リングと陽極筒状金具との接合構
造を示す要部断面図である。陽極筒状金具３は、円筒部
３ａと円筒部３ａ下端から円筒部３ａの内部方向に張り
出したフランジ部３ｂとを有する。絶縁リング４は、こ
の陽極筒状金具３の円筒部３ａ内に挿入され、金属ロウ
材等の接合材１２を介して、フランジ部３ｂの上面と絶
縁リング４の下端面とが熱圧接合されている。なお、陽
極筒状金具３の円筒部３ａの肉厚は、ほぼ一定となって
いる。
【０００７】 ところで、ナトリウム−硫黄電池は、電
池作動時と停止時の間に温度差があり、停止時の低温状
態においては、多硫化ナトリウム又は硫黄が固化し、固
体電解質管５と陽極容器１とは相互に拘束することにな
る。そして、電池降温時には、固体電解質管５及び陽極
容器１はともに熱収縮するが、金属である陽極容器１の
熱収縮は大きく、この陽極容器１の収縮が熱収縮の小さ
い固体電解質管５に抑制されるため、固体電解質管５と
陽極容器１とを結合させている絶縁リング４と陽極筒状
金具３との接合部に下方への荷重が働く（図５の矢印方
向）。
池作動時と停止時の間に温度差があり、停止時の低温状
態においては、多硫化ナトリウム又は硫黄が固化し、固
体電解質管５と陽極容器１とは相互に拘束することにな
る。そして、電池降温時には、固体電解質管５及び陽極
容器１はともに熱収縮するが、金属である陽極容器１の
熱収縮は大きく、この陽極容器１の収縮が熱収縮の小さ
い固体電解質管５に抑制されるため、固体電解質管５と
陽極容器１とを結合させている絶縁リング４と陽極筒状
金具３との接合部に下方への荷重が働く（図５の矢印方
向）。
【０００８】 そこで、従来においては、この荷重に起
因する絶縁リング４と陽極筒状金具３の接合部の破損を
防止するため、陽極容器１の周面の一部に軸方向に収縮
する内周面方向へのくびれを形成してバネ効果を持た
せ、荷重を低減する等の対策が行われていた。
因する絶縁リング４と陽極筒状金具３の接合部の破損を
防止するため、陽極容器１の周面の一部に軸方向に収縮
する内周面方向へのくびれを形成してバネ効果を持た
せ、荷重を低減する等の対策が行われていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、上記
のような対策を施した場合であっても、絶縁リング４の
陽極筒状金具３との接合部が強度的に弱かったりする
と、絶縁リング４の破壊若しくは陽極筒状金具３のせん
断破壊が生じることがあり、また、この問題はナトリウ
ム−硫黄電池の大型化が進むにつれより一層顕著になっ
てきている。
のような対策を施した場合であっても、絶縁リング４の
陽極筒状金具３との接合部が強度的に弱かったりする
と、絶縁リング４の破壊若しくは陽極筒状金具３のせん
断破壊が生じることがあり、また、この問題はナトリウ
ム−硫黄電池の大型化が進むにつれより一層顕著になっ
てきている。
【００１０】 本発明は、このような状況に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、電池降温時
の固体電解質管と陽極容器との熱収縮差により生じる荷
重に対する、絶縁リングと陽極筒状金具との接合部の強
度信頼性を向上し、接合部の損傷を防止することができ
る接合構造を提供することにある。
れたものであり、その目的とするところは、電池降温時
の固体電解質管と陽極容器との熱収縮差により生じる荷
重に対する、絶縁リングと陽極筒状金具との接合部の強
度信頼性を向上し、接合部の損傷を防止することができ
る接合構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】 本発明によれば、固体
電解質管の開口端に絶縁リングを接合し、当該絶縁リン
グに、円筒部と当該円筒部下端から当該円筒部の内部方
向に張り出したフランジ部とを有する陽極筒状金具を、
前記フランジ部の上面が前記絶縁リングの下端面に接合
されるように熱圧接合したナトリウム−硫黄電池の絶縁
リングと陽極筒状金具との接合構造において、前記陽極
筒状金具の円筒部が、当該円筒部の上方部分と下方部分
とで肉厚が異なる段付き形状を有し、上方部分の肉厚に
対して下方部分の肉厚が薄肉となるように形成されたこ
とを特徴とするナトリウム−硫黄電池における絶縁リン
グと陽極筒状金具との接合構造、が提供される。
電解質管の開口端に絶縁リングを接合し、当該絶縁リン
グに、円筒部と当該円筒部下端から当該円筒部の内部方
向に張り出したフランジ部とを有する陽極筒状金具を、
前記フランジ部の上面が前記絶縁リングの下端面に接合
されるように熱圧接合したナトリウム−硫黄電池の絶縁
リングと陽極筒状金具との接合構造において、前記陽極
筒状金具の円筒部が、当該円筒部の上方部分と下方部分
とで肉厚が異なる段付き形状を有し、上方部分の肉厚に
対して下方部分の肉厚が薄肉となるように形成されたこ
とを特徴とするナトリウム−硫黄電池における絶縁リン
グと陽極筒状金具との接合構造、が提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】 上記のように、本発明のナトリ
ウム−硫黄電池における絶縁リングと陽極筒状金具との
接合構造においては、図１の要部断面図に示すように、
陽極筒状金具１３の円筒部１３ａが、その上方部分と下
方部分とで肉厚が異なる段付き形状を有し、上方部分の
肉厚ｔ1に対して下方部分の肉厚ｔ2が薄肉となるように
形成されている。
ウム−硫黄電池における絶縁リングと陽極筒状金具との
接合構造においては、図１の要部断面図に示すように、
陽極筒状金具１３の円筒部１３ａが、その上方部分と下
方部分とで肉厚が異なる段付き形状を有し、上方部分の
肉厚ｔ1に対して下方部分の肉厚ｔ2が薄肉となるように
形成されている。
【００１３】 そして、このように陽極筒状金具１３の
円筒部１３ａを段付き形状としたことにより、本発明の
接合構造は、図５のような円筒部が一定の肉厚を有する
陽極筒状金具を用いた従来の接合構造に比して、高い接
合強度を示す。この理由は定かではないが、薄肉部分を
設けたことにより、接合時の接合治具横からの保持力が
向上し、フランジ部へのせん断力が減少したためと考え
られる。
円筒部１３ａを段付き形状としたことにより、本発明の
接合構造は、図５のような円筒部が一定の肉厚を有する
陽極筒状金具を用いた従来の接合構造に比して、高い接
合強度を示す。この理由は定かではないが、薄肉部分を
設けたことにより、接合時の接合治具横からの保持力が
向上し、フランジ部へのせん断力が減少したためと考え
られる。
【００１４】 本発明の接合構造においては、円筒部１
３ａの薄肉に形成された下方部分の肉厚ｔ2や、当該下
方部分のフランジ部１３ｂ下面から測定した高さｈを変
えることで、接合強度をコントロールすることができ
る。具体的には、下方部分の肉厚ｔ2については、フラ
ンジ部１３ｂの肉厚ｔ3の１〜３倍とすることが接合強
度の点で好ましく、１〜２倍とすることが更に好まし
く、１〜１．５倍とすることが更に一層好ましい。ま
た、下方部分のフランジ部１３ｂ下面から測定した高さ
ｈについては、陽極筒状金具の高さＨの２０〜８０％と
することが接合強度の点で好ましく、２０〜４０％とす
ることが更に好ましく、２０〜３０％とすることが更に
一層好ましい。
３ａの薄肉に形成された下方部分の肉厚ｔ2や、当該下
方部分のフランジ部１３ｂ下面から測定した高さｈを変
えることで、接合強度をコントロールすることができ
る。具体的には、下方部分の肉厚ｔ2については、フラ
ンジ部１３ｂの肉厚ｔ3の１〜３倍とすることが接合強
度の点で好ましく、１〜２倍とすることが更に好まし
く、１〜１．５倍とすることが更に一層好ましい。ま
た、下方部分のフランジ部１３ｂ下面から測定した高さ
ｈについては、陽極筒状金具の高さＨの２０〜８０％と
することが接合強度の点で好ましく、２０〜４０％とす
ることが更に好ましく、２０〜３０％とすることが更に
一層好ましい。
【００１５】 また、絶縁リング４の角部には、図１の
ようにテーパ１４やＲを形成しておくことが好ましく、
これにより絶縁リング４をより破損しにくくすることが
できる。ただし、テーパ１４あるいはＲを大きく取りす
ぎると、空隙部分１５が大きくなって、絶縁リング４と
陽極筒状金具１３との接合面積が減少し、接合部の強度
信頼性が低下する。
ようにテーパ１４やＲを形成しておくことが好ましく、
これにより絶縁リング４をより破損しにくくすることが
できる。ただし、テーパ１４あるいはＲを大きく取りす
ぎると、空隙部分１５が大きくなって、絶縁リング４と
陽極筒状金具１３との接合面積が減少し、接合部の強度
信頼性が低下する。
【００１６】 なお、上記のように陽極筒状金具１３の
円筒部１３ａを段付き形状とした以外、本発明の接合構
造は上述の従来の接合構造と変わるところはない。すな
わち、従来と同様に、絶縁リング４は、陽極筒状金具１
３の円筒部１３ａ内に挿入され、陽極筒状金具１３のフ
ランジ部１３ｂの上面と絶縁リング４の下端面とが、金
属ロウ材等の接合材１２を介して熱圧接合される。
円筒部１３ａを段付き形状とした以外、本発明の接合構
造は上述の従来の接合構造と変わるところはない。すな
わち、従来と同様に、絶縁リング４は、陽極筒状金具１
３の円筒部１３ａ内に挿入され、陽極筒状金具１３のフ
ランジ部１３ｂの上面と絶縁リング４の下端面とが、金
属ロウ材等の接合材１２を介して熱圧接合される。
【００１７】 ところで、本発明の接合構造は、陽極筒
状金具１３の円筒部１３ａを上記のような段付き形状と
したことにより、陽極筒状金具１３と絶縁リング４との
接合強度は向上するものの、ナトリウム−硫黄電池の作
動時と停止時との温度差により生じるヒートサイクルが
負荷されると、円筒部１３ａの薄肉部分から厚肉部分へ
と移行する段付き形状部分の角部１６に応力が集中し、
当該角部１６に亀裂が生じやすくなる。そして、長期に
わたってヒートサイクルが負荷されると亀裂が進展し、
陽極筒状金具１３が破断する可能性がある。なお、電池
の大型化に伴い、このヒートサイクルによる応力は一層
大きくなることが想定される。
状金具１３の円筒部１３ａを上記のような段付き形状と
したことにより、陽極筒状金具１３と絶縁リング４との
接合強度は向上するものの、ナトリウム−硫黄電池の作
動時と停止時との温度差により生じるヒートサイクルが
負荷されると、円筒部１３ａの薄肉部分から厚肉部分へ
と移行する段付き形状部分の角部１６に応力が集中し、
当該角部１６に亀裂が生じやすくなる。そして、長期に
わたってヒートサイクルが負荷されると亀裂が進展し、
陽極筒状金具１３が破断する可能性がある。なお、電池
の大型化に伴い、このヒートサイクルによる応力は一層
大きくなることが想定される。
【００１８】 そこで、このような問題を解消するた
め、本発明においては次のような対策を実施することが
好ましい。まず、第一の対策としては、円筒部１３ａの
薄肉に形成された下方部分のフランジ部１３ｂ下面から
測定した高さｈが、ナトリウム−硫黄電池の外径の１０
％以上となるようにすることが挙げられる。すなわち、
ナトリウム−硫黄電池の大型化に伴い、その外径に対し
て、円筒部１３ａの薄肉となっている下方部分の高さｈ
を相対的に大きくすることにより、ヒートサイクル負荷
時に陽極筒状金具１３に発生する歪み量が軽減されて、
角部１６からの亀裂の発生や進展が抑制される。
め、本発明においては次のような対策を実施することが
好ましい。まず、第一の対策としては、円筒部１３ａの
薄肉に形成された下方部分のフランジ部１３ｂ下面から
測定した高さｈが、ナトリウム−硫黄電池の外径の１０
％以上となるようにすることが挙げられる。すなわち、
ナトリウム−硫黄電池の大型化に伴い、その外径に対し
て、円筒部１３ａの薄肉となっている下方部分の高さｈ
を相対的に大きくすることにより、ヒートサイクル負荷
時に陽極筒状金具１３に発生する歪み量が軽減されて、
角部１６からの亀裂の発生や進展が抑制される。
【００１９】 第２の対策は、図２のように、円筒部１
３ａの薄肉に形成された下方部分から厚肉に形成された
上方部分へと移行する段付き形状部分の角部１６の角度
θが鈍角となるようにするものである。このように角部
１６を鈍角化することにより、角部１６への応力の集中
が緩和され、ヒートサイクル負荷による亀裂の発生や進
展が抑制される。この対策において、角部１６の角度θ
は１５０゜以上であることが好ましい。
３ａの薄肉に形成された下方部分から厚肉に形成された
上方部分へと移行する段付き形状部分の角部１６の角度
θが鈍角となるようにするものである。このように角部
１６を鈍角化することにより、角部１６への応力の集中
が緩和され、ヒートサイクル負荷による亀裂の発生や進
展が抑制される。この対策において、角部１６の角度θ
は１５０゜以上であることが好ましい。
【００２０】 第３の対策は、図３のように、円筒部１
３ａの薄肉に形成された下方部分から厚肉に形成された
上方部分へと移行する段付き形状部分の角部１６にＲを
形成するものである。このように角部１６にＲを形成す
ることによっても、角部１６への応力の集中が緩和さ
れ、ヒートサイクル負荷による亀裂の発生や進展が抑制
される。この対策において、角部１６の曲率半径Ｒの値
は１ｍｍ以上であることが好ましい。なお、これら第１
〜３の対策は各々単独で実施してもよいが、２つ以上を
組み合わせて実施することによって、より高い効果が得
られる。
３ａの薄肉に形成された下方部分から厚肉に形成された
上方部分へと移行する段付き形状部分の角部１６にＲを
形成するものである。このように角部１６にＲを形成す
ることによっても、角部１６への応力の集中が緩和さ
れ、ヒートサイクル負荷による亀裂の発生や進展が抑制
される。この対策において、角部１６の曲率半径Ｒの値
は１ｍｍ以上であることが好ましい。なお、これら第１
〜３の対策は各々単独で実施してもよいが、２つ以上を
組み合わせて実施することによって、より高い効果が得
られる。
【００２１】
【実施例】 以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。
に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。
【００２２】（実施例１）図１に示す円筒部１３ａの薄
肉に形成された下方部分の肉厚ｔ2を表１に示すように
０．８〜４ｍｍに設定した陽極筒状金具１３を作製し、
それらを使用して絶縁リング４と熱圧接合を行い、試験
片を作製した。接合後の試験片のフランジ部１３ｂの厚
みｔ3は１ｍｍであった。なお、円筒部１３ａの薄肉に
形成された下方部分のフランジ部１３ｂ下面から測定し
た高さｈは、すべて陽極筒状金具１３の高さＨの２０％
とした。
肉に形成された下方部分の肉厚ｔ2を表１に示すように
０．８〜４ｍｍに設定した陽極筒状金具１３を作製し、
それらを使用して絶縁リング４と熱圧接合を行い、試験
片を作製した。接合後の試験片のフランジ部１３ｂの厚
みｔ3は１ｍｍであった。なお、円筒部１３ａの薄肉に
形成された下方部分のフランジ部１３ｂ下面から測定し
た高さｈは、すべて陽極筒状金具１３の高さＨの２０％
とした。
【００２３】 上記のように作製した各試験片につい
て、図６のように陽極筒状金具１３の上部から押し治具
２０を介して荷重をかけるとともに、絶縁リング４の下
部において受け治具２１により荷重を受けるようにし
て、陽極筒状金具１３と絶縁リング４との接合部の破壊
強度を測定した。結果を表１及び図７に示す。
て、図６のように陽極筒状金具１３の上部から押し治具
２０を介して荷重をかけるとともに、絶縁リング４の下
部において受け治具２１により荷重を受けるようにし
て、陽極筒状金具１３と絶縁リング４との接合部の破壊
強度を測定した。結果を表１及び図７に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】 表１及び図７に示すとおり、破壊強度は
陽極筒状金具の円筒部の下方部分の肉厚ｔ2が厚くなる
につれて低下しており、当該円筒部の下方部分をある範
囲で薄肉に形成することにより高い接合強度を得られる
ことが判明した。
陽極筒状金具の円筒部の下方部分の肉厚ｔ2が厚くなる
につれて低下しており、当該円筒部の下方部分をある範
囲で薄肉に形成することにより高い接合強度を得られる
ことが判明した。
【００２６】（実施例２）図１に示す陽極筒状金具１３
の高さＨが２５ｍｍで、円筒部１３ａの薄肉に形成され
た下方部分のフランジ部１３ｂ下面から測定した高さｈ
を表２に示すように０〜２５ｍｍに設定した陽極筒状金
具１３を作製し、それらを使用して絶縁リング４と熱圧
接合を行い、試験片を作製した。なお、円筒部１３ａの
薄肉に形成された下方部分の肉厚ｔ2は、すべてフラン
ジ部１３ｂの肉厚ｔ3の１．５倍とした。
の高さＨが２５ｍｍで、円筒部１３ａの薄肉に形成され
た下方部分のフランジ部１３ｂ下面から測定した高さｈ
を表２に示すように０〜２５ｍｍに設定した陽極筒状金
具１３を作製し、それらを使用して絶縁リング４と熱圧
接合を行い、試験片を作製した。なお、円筒部１３ａの
薄肉に形成された下方部分の肉厚ｔ2は、すべてフラン
ジ部１３ｂの肉厚ｔ3の１．５倍とした。
【００２７】 上記のように作製した各試験片につい
て、図６のように陽極筒状金具１３の上部から押し治具
２０を介して荷重をかけるとともに、絶縁リング４の下
部において受け治具２１により荷重を受けるようにし
て、陽極筒状金具１３と絶縁リング４との接合部の破壊
強度を測定した。結果を表２及び図８に示す。
て、図６のように陽極筒状金具１３の上部から押し治具
２０を介して荷重をかけるとともに、絶縁リング４の下
部において受け治具２１により荷重を受けるようにし
て、陽極筒状金具１３と絶縁リング４との接合部の破壊
強度を測定した。結果を表２及び図８に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】 表２及び図８に示すとおり、破壊強度は
円筒部１３ａの薄肉に形成された下方部分のフランジ部
１３ｂ下面から測定した高さｈが高くなるにつれて低下
しており、当該高さｈを変更することにより接合強度を
コントロールできることが判明した。
円筒部１３ａの薄肉に形成された下方部分のフランジ部
１３ｂ下面から測定した高さｈが高くなるにつれて低下
しており、当該高さｈを変更することにより接合強度を
コントロールできることが判明した。
【００３０】（実施例３）図９(ａ)の側面図及び図９
(ｂ)の断面図に示すように、陽極筒状金具と同材質で幅
ｄが１０ｍｍ、長さＬが２５ｍｍで、その厚さ方向の断
面に陽極筒状金具と同等の断面形状を有し、薄肉に形成
された下方部分の肉厚ｔ2が１．５ｍｍで、下方部分の
高さｈ、段付き形状部分の角部１６の角度θ、同角部１
６の曲率半径Ｒを表３に示すように種々に変更した試験
片２２を作製した。
(ｂ)の断面図に示すように、陽極筒状金具と同材質で幅
ｄが１０ｍｍ、長さＬが２５ｍｍで、その厚さ方向の断
面に陽極筒状金具と同等の断面形状を有し、薄肉に形成
された下方部分の肉厚ｔ2が１．５ｍｍで、下方部分の
高さｈ、段付き形状部分の角部１６の角度θ、同角部１
６の曲率半径Ｒを表３に示すように種々に変更した試験
片２２を作製した。
【００３１】 上記のように作製した各試験片につい
て、疲労サイクル試験を実施した。この疲労サイクル試
験は、図１０に示すように、常温で試験片２２の薄肉下
方部分の下端を固定端として試験片２２の厚肉上方部分
の上端を繰り返し変位させ、試験片の破断寿命を測定す
る試験で、サイクル条件を、変位幅１ｍｍ、サイクル速
度１５サイクル／minとして２５００サイクル繰り返し
た。その結果を表３に示す。
て、疲労サイクル試験を実施した。この疲労サイクル試
験は、図１０に示すように、常温で試験片２２の薄肉下
方部分の下端を固定端として試験片２２の厚肉上方部分
の上端を繰り返し変位させ、試験片の破断寿命を測定す
る試験で、サイクル条件を、変位幅１ｍｍ、サイクル速
度１５サイクル／minとして２５００サイクル繰り返し
た。その結果を表３に示す。
【００３２】
【表３】
【００３３】（実施例４）外径９０ｍｍのナトリウム−
硫黄電池を想定して、図１１に示す陽極筒状金具１３の
高さＨが２５ｍｍ、円筒部１３ａの薄肉に形成された下
方部分の高さｈ、段付き形状部分の角部１６の角度θ、
同角部１６の曲率半径Ｒを表４に示すように種々に変更
した陽極金具１３を作製し、それらを使用して絶縁リン
グ４と熱圧接合を行い、試験片を作製した。接合後の試
験片のフランジ部１３ｂの厚みｔ3は１ｍｍであった。
硫黄電池を想定して、図１１に示す陽極筒状金具１３の
高さＨが２５ｍｍ、円筒部１３ａの薄肉に形成された下
方部分の高さｈ、段付き形状部分の角部１６の角度θ、
同角部１６の曲率半径Ｒを表４に示すように種々に変更
した陽極金具１３を作製し、それらを使用して絶縁リン
グ４と熱圧接合を行い、試験片を作製した。接合後の試
験片のフランジ部１３ｂの厚みｔ3は１ｍｍであった。
【００３４】 上記のように作製した各試験片につい
て、ヒートサイクル試験を実施した。このヒートサイク
ル試験は、試験片に対する２８０℃〜３６０℃〜２８０
℃のヒートサイクル負荷を１サイクルとしてこれを２５
００サイクル繰り返した。その試験結果を表４に示す。
て、ヒートサイクル試験を実施した。このヒートサイク
ル試験は、試験片に対する２８０℃〜３６０℃〜２８０
℃のヒートサイクル負荷を１サイクルとしてこれを２５
００サイクル繰り返した。その試験結果を表４に示す。
【００３５】
【表４】
【００３６】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、絶縁リングと陽極筒状金具との接合部の強度信頼性
を向上させることができ、この接合構造を採用すること
により、ナトリウム−硫黄電池の信頼性を高めることが
できる。
ば、絶縁リングと陽極筒状金具との接合部の強度信頼性
を向上させることができ、この接合構造を採用すること
により、ナトリウム−硫黄電池の信頼性を高めることが
できる。
【図１】 本発明の接合構造の一実施形態を示す要部断
面図である。
面図である。
【図２】 段付き形状部分の角部における亀裂の発生や
進展を抑制するための対策の一例を示す断面図である。
進展を抑制するための対策の一例を示す断面図である。
【図３】 段付き形状部分の角部における亀裂の発生や
進展を抑制するための対策の他の一例を示す断面図であ
る。
進展を抑制するための対策の他の一例を示す断面図であ
る。
【図４】 ナトリウム−硫黄電池の一般的な構造を示す
断面図である。
断面図である。
【図５】 従来の接合構造を示す要部断面図である。
【図６】 実施例における接合部の破壊強度の測定法を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図７】 実施例１の結果を示すグラフである。
【図８】 実施例２の結果を示すグラフである。
【図９】 実施例３で用いた試験片の形状を示す説明図
で(ａ)が側面図、(ｂ)が断面図ある。
で(ａ)が側面図、(ｂ)が断面図ある。
【図１０】 実施例３で行った試験方法を示す説明図で
ある。
ある。
【図１１】 実施例４で用いた試験片の形状を示す断面
図である。
図である。
１…陽極容器、２…陽極側端子、３…陽極筒状金具、４
…絶縁リング、５…固体電解質管、６…カートリッジ、
７…小孔、８…陰極金具、９…陰極蓋、１０…陰極側端
子、１１…隔壁管、１２…接合材、１３…陽極筒状金
具、１６…角部。
…絶縁リング、５…固体電解質管、６…カートリッジ、
７…小孔、８…陰極金具、９…陰極蓋、１０…陰極側端
子、１１…隔壁管、１２…接合材、１３…陽極筒状金
具、１６…角部。
Claims (6)
- 【請求項１】 固体電解質管の開口端に絶縁リングを接
合し、当該絶縁リングに、円筒部と当該円筒部下端から
当該円筒部の内部方向に張り出したフランジ部とを有す
る陽極筒状金具を、前記フランジ部の上面が前記絶縁リ
ングの下端面に接合されるように熱圧接合したナトリウ
ム−硫黄電池の絶縁リングと陽極筒状金具との接合構造
において、 前記陽極筒状金具の円筒部が、当該円筒部の上方部分と
下方部分とで肉厚が異なる段付き形状を有し、上方部分
の肉厚に対して下方部分の肉厚が薄肉となるように形成
されたことを特徴とするナトリウム−硫黄電池における
絶縁リングと陽極筒状金具との接合構造。 - 【請求項２】 薄肉に形成された下方部分の肉厚が、フ
ランジ部の肉厚の１〜３倍である請求項１記載の接合構
造。 - 【請求項３】 薄肉に形成された下方部分のフランジ部
下面から測定した高さが、陽極筒状金具の高さの２０〜
８０％である請求項１記載の接合構造。 - 【請求項４】 薄肉に形成された下方部分のフランジ部
下面から測定した高さが、ナトリウム−硫黄電池の外径
の１０％以上である請求項１記載の接合構造。 - 【請求項５】 円筒部の薄肉に形成された下方部分から
厚肉に形成された上方部分へと移行する段付き形状部分
の角部の角度が鈍角となっている請求項１記載の接合構
造。 - 【請求項６】 円筒部の薄肉に形成された下方部分から
厚肉に形成された上方部分へと移行する段付き形状部分
の角部にＲが形成されている請求項１記載の接合構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14009899A JP3532457B2 (ja) | 1998-06-03 | 1999-05-20 | ナトリウム−硫黄電池における絶縁リングと陽極筒状金具との接合構造 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-154891 | 1998-06-03 | ||
| JP15489198 | 1998-06-03 | ||
| JP14009899A JP3532457B2 (ja) | 1998-06-03 | 1999-05-20 | ナトリウム−硫黄電池における絶縁リングと陽極筒状金具との接合構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000058109A true JP2000058109A (ja) | 2000-02-25 |
| JP3532457B2 JP3532457B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
ID=26472719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14009899A Expired - Lifetime JP3532457B2 (ja) | 1998-06-03 | 1999-05-20 | ナトリウム−硫黄電池における絶縁リングと陽極筒状金具との接合構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3532457B2 (ja) |
-
1999
- 1999-05-20 JP JP14009899A patent/JP3532457B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3532457B2 (ja) | 2004-05-31 |
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