抗钠封接玻璃及其用图
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种抗钢封接玻璃，其能够用于制备与陶瓷、例如氧化侣（也称为 Al2〇3、氧化侣陶瓷或Al2〇3陶瓷）和/或与金属和/或二者的组合的封接件。本发明还设 及所述抗钢封接玻璃的用途。抗钢封接玻璃是能够耐受特别是液钢和/或钢蒸气的封接材 料，并因此适用于制备暴露于例如液钢和/或钢蒸气和/或其它侵蚀性钢化合物和/或包 含钢的介质的封接件。
【背景技术】
[0002] 例如，对于制备其中液钢和/或钢化合物被用作电解质或冷却介质的能量存储和 能量产生单元，该种类型的抗钢封接玻璃是令人感兴趣的。该样的能量产生单元的例子为 电化学池，诸如电池和核反应堆，优选W下种类的核反应堆；快增殖反应堆、快中子反应堆、 钢冷却快堆和/或液态金属快增殖反应堆。可在该些反应堆中使用的封接玻璃能够方便地 在如下技术部件中应用；在该些反应堆内和/或连接该些反应堆的并且与所述钢和/或钢 化合物相接触的技术部件。该样的技术部件的例子优选为馈通装置，其被用于给例如在电 累中的传感器和/或致动器和/或电机供给电力和/或操纵信号。本发明所属的抗钢封接 玻璃的另一应用领域为用于处置有毒材料的设备，其中在处理中可能产生钢化合物和/或 钢蒸气和/或液钢。
[0003] 近年来尤其是电化学存储和能量产生技术已赢得了相当大的兴趣。在该方面它能 够在W下电移动领域被采用：在局部供电中被用作应急电力系统，W及主要由于可再生能 源的增加的份额而用于稳定网络系统。
[0004] 此处讨论了各种电池技术，裡离子电池（LIB)是其中讨论最多的。高温钢电池（钢 0 -电池、SB巧代表了电池的另一种类。其相对于LIE的优点是更高的能量密度和高能量 效率。在通常大于250°C的高温下，SBB使用液钢作为负极。总体而言，该两种变化形式的 区别在于：一个是钢硫电池（化/S)，其使用硫作为正极。另一个是钢-金属氯化物电池，也 称为Z邸RA电池，其使用金属氯化物、诸如氯化镶或氯化铁作为正极W及使用四氯侣酸钢 (NaAlCL)作为液体电解质。两种类型的共同特征是它们使用由0-或e"-Al2〇3组成的钢 离子导电膜W及由a -Al2〇3组成的外壳部件，W及如果适合的话后者能够被额外地与金属 盖相连接。本说明书中使用的术语"氧化侣"、或同义的氧化侣陶瓷或同义的Al2〇3或同样同 义的Al2〇3陶瓷，优选包括如下具体形式；a -和/或P -和/或P 氧化侣。术语"氧化 侣"的使用并不意味着对纯度W及由此Al2〇3陶瓷中的A12〇3和/或所考虑组分的含量的任 何限制。
[0005] 由陶瓷、优选氧化侣制成的部件或另一金属部件之间的封接件代表了电化学池中 的关键部件，因为其决定了使用年限。如果在该区域发生了泄露，液钢能够与空气接触，并 开始燃烧。此处作为封接材料的封接玻璃的目的是实现在电池的整个使用年限内持续地气 密封接。该能够优选通过所设及的所有材料的热膨胀系数的良好顺应来实现，该使得封接 件能够耐受操作状态，W及使得玻璃在其功能不被削弱的情况下仍具有非常良好的对所有 活性组分的耐化学性。
[0006] 用于电池的两种基本类型的封接玻璃：娃酸盐基玻璃和棚酸盐基玻璃，是有区别 的。棚酸盐基玻璃具有如下优点；其通常具有非常良好的对烙融钢的抗性，但是其在对金属 氯化物的耐化学性方面的性能更差。另外，经常使用的棚酸侣通常仅具有对结晶的低稳定 性，从工艺控制的角度看该限制了它们。在例如US 8, 334, 053 B2中详述了一种特定形式， 其描述了依赖于对SBB的阳极和阴极的耐腐蚀性的隔离玻璃。根据所述文件，在金属盐一 侧使用了具有包含大于40重量％的Si〇2和小于25重量％ B 2〇3的的高娃含量的玻璃，W及 在钢一侧使用了具有小于20重量％的Si〇2的和大于35重量％ B 2〇3的非常低娃含量的棚 酸盐玻璃。
[0007] GB 2207545 A描述了使用来自Schott AG的棚酸盐玻璃8245作为用于化/S电 池的封接玻璃。该玻璃对于化/S电池的介质具有非常良好的化学稳定性，但是由于其线性 热膨胀系数a 2。_3。。1低至5. 2X l(r6r，因此仅能够被W有限的程度与氧化侣持久地气密封 接。
[000引 US 4, 268, 313 A描述了一种用于在化/S电池中使用的棚娃酸盐玻璃。但是，该玻 璃包含总计至少6重量％的碱±金属氧化物化0、Sr0和BaO。该些组分对玻璃形成是有益 的，并且能够改进流动行为，但是通过与电解质、优选SBB中的电解质的离子迁移，其能够 降低活性组分的性能。
[0009] US 8, 034, 457 B2中描述了一种用于能量存储装置的最多包含25重量％的82〇3的 封接玻璃。通过W下事实解释了 B2化的含量的所述上限的限定：否则的话，封接玻璃将遭受 吸附的水的过度侵蚀。
[0010] US 8, 043, 986 B2包括一种用于SBB的封接玻璃，其包含至少0.1-10重量％的 Zr〇2。在该文件中使用氧化错来改进耐化学性。但是，该也导致相分离和结晶化的更高倾 向，W及也由于高昂的原材料成本，降低了玻璃制造处理的生产能力。
【发明内容】
[0011] 与该【背景技术】相反的是，本发明的一个目的是提供一种适用于制备与金属和/或 陶瓷的封接件的封接玻璃，其具有非常良好的对烙融金属盐和钢烙体、液钢和/或钢蒸气 和/或侵蚀性钢化合物的抗性。优选地，合适的被封接的陶瓷为氧化侣和/或钢超离子导 体（NASIC0N)，W及优选地，合适的金属为钢和/或合金。本发明的另一目的是用所述封接 玻璃提供一种陶瓷、优选氧化侣和/或钢超离子导体的封接件，W及还提供一种包括所述 封接玻璃的电化学能量存储和/或能量产生单元，W及提供一种包括作为电绝缘固定材料 的所述封接玻璃的电馈通装置，其得益于所述封接玻璃的性能并因此具有改良的性能。
[0012] 通过按照权利要求书中所述的封接玻璃、封接件、电化学能量存储和/或能量产 生单元W及馈通装置及用途，所述目的得W实现。从从属于独立权利要求的权利要求中，优 选实施例是显而易见的。
[0013] 在下文中，除非另外明确指定，设及组分和/或含量的所有数据都是基于氧化物 的重量％提供的。
[0014] 根据本发明的封接玻璃包含40% -50 %的Si化W及大于25%直到30%的B 203。 该组合影响了特别是热膨胀系数并同时控制了流动行为。根据本发明，封接玻璃进一步包 含5% -15%的Na2〇 W及17% -25%的Al2〇3。特别地，该些组分能够被用于使封接玻璃具 有良好的耐化学性。
[0015] 根据本发明的封接玻璃包含，任选的总计小于2%的碱±金属氧化物MO。MO表示 化0、SrO和/或BaO,其能够在封接玻璃中单独存在，或者W直至总含量的上述限定的任意 可行组合存在。碱±金属氧化物能够对玻璃的流动行为有积极影响。由于其能够通过与电 解质的钢离子的扩散或离子迁移降低一个活性组分的性能，因此其含量被降低至根据本发 明的最低值。
[0016] 此外，根据本发明的封接玻璃不包含Zr化，除了最多W杂质存在W外。通过玻璃 制造中使用的原材料的污染和/或通过所使用的烙融单元的污染和/或腐蚀，杂质能够被