专利名称：钠硫电池的阳极金属件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及钠硫电池(下面，称之为“NaS电池”)的阳极金属件。
背景技术：
作为普通的钠硫电池，例如具有如图6所示结构的钠硫电池为人们所知。钠硫电池101具有圆筒状的阳极容器102，用于容纳含浸于碳毡等中的熔融硫磺；有底的圆筒状的固体电解质管103，位于阳极容器102内部，用于容纳熔融金属钠，并具有选择性透过钠离子的功能。固体电解质管103借助a-氧化铝制绝缘环104和阳极金属件105与阳极容器102结合。阳极金属件105具有圆筒部151和设置于圆筒部下端的凸缘部152。绝缘环104插 入于该阳极金属件105的圆筒部151内，且阳极金属件105的凸缘部152上面热压接合在 该绝缘环104的下面。另外，阴极金属件106热压接合在绝缘环104的上端面。
实用新型内容实用新型要解决的问题在这样的现有的NaS电池101中，例如，在沿着阳极容器102的开口上端部向圆周方向进行熔接时，由于阳极容器102和阳极金属件105的热膨胀率差，在最后熔接处可能出现错位，这样就要求提高该结合部的可靠性。另外，如上述所述地阳极金属件105与绝缘环104热压接合,但由于熔接时的热变形而在阳极金属件105与绝缘环104的接合部发生损坏，因此考虑NaS电池长期运转的情况下，就要求进ー步提高该结合部的可靠性。本实用新型是鉴于这样的情况而提出的，其课题在于提供ー种NaS电池用阳极金属件，其能够防止熔接部位的错位和由熔接时的热变形而在阳极金属件与绝缘环的接合部发生的损坏，井能够提高坏状绝缘体和阳极容器的结合部的強度可靠性。解决问题的手段为达到上述目的而提供的本实用新型的阳极金属件是ー种钠硫电池用阳极金属件，其具备圆筒部、从该圆筒部上端向外部方向伸出的上侧凸缘部、和从该圆筒部下端向内部方向伸出的下侧凸缘部，在所述下侧凸缘部的上面形成有用干与环状绝缘体进行接合的接合面，并在所述上侧凸缘部的外周面形成有用于与圆筒状的金属制阳极容器的开ロ端部进行熔接的熔接面。其特征在于，在所述阳极金属件与所述环状绝缘体接合的状态下，所述上侧凸缘部的水平方向的宽度tl、所述圆筒部的壁厚t2和所述下侧凸缘部的壁厚t3的关系丨两足tl > t2 > t3。在此，优选地，所述阳极金属件具备相同形状的多个突条，其以等间隔配置在所述圆筒部的外周上，并从圆筒部外周向外部方向突出而形成，并且能够连结与所述多个突条的外端部而形成的连结的圆的直径t4大于所述阳极容器的内径t5，且小于所述阳极金属件的上侧凸缘部的外周面的直径t6。另外，优选所述接合面的表面粗糙度Ra为0. 1-10。[0011]另外，优选所述阳极金属件的圆筒部的结晶粒径在300 以下，更优选所述阳极金属件的圆筒部的结晶粒径在200 以下，更加优选所述阳极金属件的圆筒部的结晶粒径在IOOiim以下。实用新型效果若采用本实用新型的阳极金属件，由于在上侧凸缘部的外周面形成有与阳极容器进行熔接的熔接面，因此，即使阳极容器和阳极金属件之间存在热膨胀率差，在沿着阳极容器的开ロ端部向圆周方向依次进行熔接时，在熔接结束的部位也不会出现错位，能够提高阳极金属件和阳极容器的结合部的強度可靠性。另外，使阳极金属件的各部分的壁厚等满足上述的tl > t2 > t3，由此使热压接合时的压力集中于接合面，井能够提高阳极金属件和环状绝缘体的结合部的強度可靠性。
图I是具备本实用新型的NaS电池用阳极金属件的NaS电池的剖视图。图2是上述阳极金属件的部分剖视图。图3是上述阳极金属件的仰视图。图4是说明热压接合前的状态的剖视图。图5是说明热压接合后的状态的剖视图。图6是具备现有例的NaS电池用阳极金属件的NaS电池的剖视图。附图标记说明I NaS 电池2阳极容器4绝缘环(环状绝缘体)5阳极金属件51圆筒部52上侧凸缘部53下侧凸缘部
具体实施方式
以下參照附图对本实用新型的NaS电池用阳极金属件进行说明。如图I所示，NaS电池I具备圆筒状阳极容器2、和有底的圆筒状固体电解质管3。固体电解质管3借助a-氧化铝制的绝缘环4和阳极金属件5与阳极容器2结合。如图2和图3所不，阳极金属件5具备圆筒部51、从圆筒部51的上端向外部方向伸出的上侧凸缘部52、和从圆筒部51的下端向内部方向伸出的下侧凸缘部53。另外，在下侧凸缘部53的上面53a上形成有用干与绝缘环4进行接合的接合面，在上侧凸缘部52的外周面52a上形成有用干与阳极容器2的开ロ端部进行熔接的熔接面。另外，阳极金属件5具备多个相同形状的突条54，该突条54从圆筒部51的外周向外部方向突出而形成。突条54以等间隔配置在圆筒部51外周上。如图I和图3所示，突条54以如下方式形成连结这些多个突条54的外端部而形成的圆的直径t4大于阳极容器2的内径t5且小于阳极金属件5的上侧凸缘部52的外周面的直径t6。[0031]接着，对阳极金属件5的制造方法进行说明。阳极金属件5通过如下方式而得到，例如，首先通过对金属材料进行冷锻来成形金属件的大致形状，其后，将其加工成规定的金属件的形状。例如可使用铝或铝合金作为阳极金属件5的金属材料。通过最初的冷锻，该金属材料得到阳极金属件5的大致形状的同时材料受到强加工，并在其后与绝缘环4的热压接合时金属组织微细化，从而提高对钠、多硫化钠的耐蚀性和耐疲劳性。如上所述，本实用新型的阳极金属件5是通过对金属材料进行冷锻来成形成大致形状后，将其加工成如图2和图3所示的规定的金属件形状而得到的。但热压接合在绝缘环4上的下侧凸缘部53的上面53a的加工例如是通过切削加工而进行。另外，其表面粗糙度Ra优选为0. 1-10。通过将作为接合面的上面53a的表面粗糙度控制在该范围，由此面压接合时接合面的表面压カ变均匀，且热压接合的強度得到提高。接着，对接合方法进行说明。阳极金属件5和阴极金属件6与绝缘环4的接合使用热压接合。即，如图4所示，在设置于下侧接合夹具91上的阳极金属件5的圆筒部51插入由a -氧化铝构成的绝缘环4并放置于下侧凸缘部53上，进而在绝缘环4的上面放置阴 极金属件6。此外，阳极金属件5的下侧凸缘部53的上面53a和绝缘环4的下面之间、以及阴极金属件6的凸缘部61的下面与绝缘环4的上面之间填充有金属焊料。在这样的状态下，如果加热至500-560°C左右并通过上侧接合夹具92而施加压力，则如图5所示，阳极金属件5中，其下侧凸缘部53的厚度减小而向内部方向(箭头A方向)延伸的同时其上面53a接合于绝缘环4的下端面，另外，阴极金属件6的凸缘部61中，其厚度减小而向外部方向(箭头B方向)延伸的同时其下面接合于绝缘环4的上面。在此，阳极金属件5和绝缘环4的接合状态时的上侧凸缘部52的水平方向的宽度tl、圆筒部51的壁厚t2和下侧凸缘部53的壁厚t3的关系满足tl > t2 > t3的方式构成阳极金属件5。形成的阳极金属件5满足该关系，由此热压接合时施加的压カ集中于接合面且接合強度得到提高。另外，本实用新型的阳极金属件5，优选在与绝缘环4的热压接合之后，将圆筒部51的金属组织中的结晶粒的粒径微细化至300 以下，更优选将其微细化至200 以下，更加优选将其微细化至100 y m以下。通过这样的微细化，将提高圆筒部51的耐蚀性和耐疲劳性。在组装NaS电池I时，事先在阳极金属件5上固定绝缘环4的同时在该绝缘环4上固定固体电解质管3。该状态下,将阳极金属件5插嵌于阳极容器2的开ロ端部。插嵌时，首先，使阳极金属件5的突条54抵接于阳极容器2的内壁，由此使阳极金属件5的中心轴与阳极容器2的中心轴一致。在该状态下，在减压环境中将阳极容器2内部的空气排出后，利用金属的延展性使突条54和阳极容器2变形的同吋，将阳极金属件5进ー步插嵌于阳极容器2，并将上侧凸缘部52的外周面52a和阳极容器2的开ロ端部进行熔接从而密封阳极容器2。此外，阳极金属件5的中心轴与阳极容器2的中心轴不一致、偏心变大，则有可能对电池特性有不良影响。在进行该熔接吋，阳极金属件5的上侧凸缘部52在阳极容器2的开ロ端缘上沿半径方向延伸，因此，即使阳极容器2和阳极金属件5之间存在热膨胀率差，在沿着阳极容器2的开ロ端部向圆周方向依次进行熔接时，在熔接结束部位也不会发生错位。因此，在阳极容器2的开ロ端部能够容易且切实地熔接固定阳极金属件5。[0039]另外，由于在阳极金属件5的上侧凸缘部52的外周52a进行熔接，因此，不会出现阳极金属件5因熔接时的热而向内侧倾斜变形的情况，从而能够防止由于阳极金属件5的倾斜变形而在熔接部出现裂纹的危险。进而，由于沿着上侧凸缘部52的外周52a而进行熔接，熔接时的热难以通过阳极金属件5传达至绝缘环4，因此，能够防止如下现象由于该阳极金属件5和绝缘环4的接合部、绝缘环4和固体电解质管3的接合部产生热变形，因此破 损绝缘环4、固体电解质管3。若采用本实用新型的阳极金属件5，通过上述构成，能够提高阳极金属件5和阳极容器2的结合部的強度可靠性以及阳极金属件2和绝缘环4的结合部的強度可靠性，因此，即使在长期使用NaS电池I的情况下，也能抑制这些结合部发生不良。
权利要求1.一种阳极金属件，是一种钠硫电池用阳极金属件， 其具备圆筒部、从该圆筒部上端向外部方向伸出的上侧凸缘部、和从该圆筒部下端向内部方向伸出的下侧凸缘部，在所述下侧凸缘部的上面形成有用于与环状绝缘体进行接合的接合面，并在所述上侧凸缘部的外周面形成有用于与圆筒状金属制阳极容器的开口端部进行熔接的熔接面， 其特征在于，在所述阳极金属件与所述环状绝缘体的接合状态下， 所述上侧凸缘部的水平方向的宽度tl、所述圆筒部的壁厚t2和所述下侧凸缘部的壁厚t3的关系满足tl >t2 > t30
2.根据权利要求I所述的阳极金属件，其特征在于， 具备相同形状的多个突条，其以等间隔配置在所述圆筒部的外周上，并从圆筒部外周向外部方向突出而形成， 连结所述多个突条的外端部而形成的圆的直径t4大于所述阳极容器的内径t5且小于所述阳极金属件的上侧凸缘部的外周面的直径t6。
3.根据权利要求2所述的阳极金属件，其特征在于，所述接合面的表面粗糙度Ra为0.1-10。
4.根据权利要求3所述的阳极金属件，其特征在于，所述阳极金属件的圆筒部的结晶粒径在300iim以下。
5.根据权利要求4所述的阳极金属件，其特征在于，所述阳极金属件的圆筒部的结晶粒径在200iim以下。
6.根据权利要求5所述的阳极金属件，其特征在于，所述阳极金属件的圆筒部的结晶粒径在IOOiim以下。
专利摘要本实用新型的钠硫电池的阳极金属件(5)具备圆筒部(51)、从圆筒部(51)上端向外部方向伸出的上侧凸缘部(52)、和从圆筒部(51)下端向内部方向伸出的下侧凸缘部(53)，在下侧凸缘部(53)的上面(53a)形成有用于与环状绝缘体(4)进行接合的接合面，并在上侧凸缘部(52)的外周面形成有用于与圆筒状的金属制阳极容器的开口端部进行熔接的熔接面。另外，阳极金属件(5)和环状绝缘体(4)的接合状态时的上侧凸缘部(52)的水平方向的宽度t1、圆筒部(51)的壁厚t2和下侧凸缘部(53)的壁厚t3的关系满足t1＞t2＞t3的方式构成阳极金属件(5)。
文档编号H01M2/06GK202534707SQ20112053025
公开日2012年11月14日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者庄村光广, 松永宪明, 辻雄希 申请人:日本碍子株式会社