专利名称：阳极容器及钠硫电池的制作方法
技术领域：
本实用新型 涉及用于钠硫电池(下面，称之为“NaS电池”)中的阳极容器及具有该阳极容器的NaS电池。
背景技术：
就现有的NaS电池的阳极容器而言，公知有如图3所示的结构在直筒部141的中途位置形成有缩颈部142，以减弱因工作时和工作停止时的温度差而引起的阳极容器102在长度方向上的伸缩，另外，在阳极容器102的内壁面上形成由铬铁类合金而成的缓蚀层143，以便提高对于填充在阳极容器102的内部的阳极活性物质的耐腐蚀性。然而，在现有的阳极容器102中，若缓蚀层143的上端部143a到达缩颈部142的下端部142a，则缩颈部142因热循环而变形以使缓蚀层143被剥离。另一方面，缓蚀层143的上端部143a即使位于缩颈部142的下方，但若位于阳极活性物质的液面的下方，则会使阳极容器102的基体材料暴露于阳极活性物质中，从而会使阳极容器102逐渐被腐蚀。但是，阳极活性物质的液面会随着电池温度及充放电深度而变动。在现有的NaS电池中，缓蚀层143的上端部143a至少在制造NaS电池时位于阳极活性物质的表面SI的上方，但由于未充分考虑到阳极活性物质的液面随着电池温度及充放电深度而发生的变动，所以在阳极活性物质的液面变得最高的高温时且电池放电末期时，阳极活性物质的液面S2可能会到达缓蚀层143的上端部143a的上方，使得阳极容器102被腐蚀。
实用新型内容本实用新型是鉴于这样的问题而提出的，其目的在于，提供一种缓蚀层不会被剥离从而能够可靠地防止被阳极活性物质腐蚀的阳极容器及具有该阳极容器的NaS电池。用于实现上述目的的本实用新型的阳极容器，由金属制成且用于钠硫电池中，具有筒部、堵塞该筒部的下端部的底盖，该阳极容器用于收容筒状有底的固体电解质管、充填在该固体电解质管的内侧的钠、充填在该固体电解质管的外侧的硫磺，其特征在于，上述筒部具有直筒部和形成在该直筒部的中途位置的缩颈部，在上述直筒部的内面形成有缓蚀层，上述缓蚀层的上端部位于特定位置，该特定位置是指，既位于上述缩颈部的下方，又在电池温度360°C、电池的放电末期时位于阳极活性物质的液面的上方的位置。这里，优选地，在从上述直筒部向上述筒部的内部方向弯曲的缩颈部的下端部的曲率半径为R时，上述缓蚀层的上端部和上述缩颈部的下端部之间的距离为I. 2R以上。另外，优选地，上述缓蚀层的上端部越靠近上述缩颈部的下端部就变得越薄。另外，优选地，上述缓蚀层的厚度为IOOiim以下。另外，优选地，上述缓蚀层的孔隙率为7%以下。另外，优选地，上述缓蚀层的平均表面粗糙度Ra为7 y m以下。另外，优选地，上述缓蚀层是铬的含量为60wt %以上且95wt %以下的铬铁类合金。[0013]另外，本实用新型的钠硫电池具有上述的阳极金属件。若采用本实用新型的阳极容器及钠硫电池，则缓蚀层的上端部位于缩颈部的下方，所以即使在缩颈部因热循环而发生了变形的情况下，缓蚀层也不易发生应力，从而能够有效地防止缓蚀层从阳极容器的基体材料剥离。另外，在阳极活性物质的液面变得最高的既是高温又是电池的放电末期的时刻，缓蚀层的上端部位于阳极活性物质的液面的上方，所以阳极容器基体材料不易暴露在阳极活性物质中，从而能够提供可长期使用的阳极容器。
图I是本实用新型的具有阳极金属件的NaS电池的剖视图。图2是上述阳极金属件的缩颈部附近的局部剖视图。图3是现有例的阳极金属件的缩颈部附近的局部剖视图。 附图标记的说明I NaS 电池2阳极金属件4固体电解质管21 筒部22 底盖41直筒部42缩颈部43缓蚀层
具体实施方式
下面，参照附图，对本实用新型的用于NaS电池中的阳极容器及具有该阳极容器的NaS电池进行说明。如图I所示，NaS电池I具有圆筒状的阳极容器2 ;熔融硫磺，其含浸在碳毡(carbon felt)等中；盒子3，其用于收容熔融金属钠；圆筒状有底的固体电解质管4，其在内部收容有该盒子3，并具有选择性地使钠离子透过的功能；圆筒状有底的隔壁管5，其位于盒子3和固体电解质管4之间的空隙部，与该盒子3及固体电解质管4分别具有规定的间隔。固体电解质管4借助利用玻璃接合在其开口端上的α-氧化铝制的绝缘环6及阳极金属件7来与阳极容器2相结合。在绝缘环6的上表面热压接合有阴极金属件8，该阴极金属件8通过焊接与阴极盖9相固定。在盒子3的上部空间，以规定的压力封入有氮气、氩气等非活性气体，该非活性气体对盒子3内的钠Na施加朝向设置于盒子底部的小孔31流出的方向的压力。在具有上述结构的NaS电池I中，当放电时，从盒子3的小孔31供给的钠Na在隔壁管5和盒子3之间空隙内向上方移动，然后越过隔壁管5的上端，在隔壁管5和固体电解质管4之间的空隙内向下方移动，进而变为钠离子透过固体电解质管4，与阳极容器2内的硫磺S及通过外部电路到达的电子发生反应，生成多硫化钠。当充电时，与放电时相反，发生用于生成钠及硫磺的反应。[0030]此外，NaS电池I还具有刚性容器10，该刚性容器10收容阳极容器2，用于限制阳极容器2因热膨胀而在上下方向上伸长。刚性容器10采用刚性比阳极容器2更高的金属，若阳极容器2采用铝或铝合金，则刚性容器10采用不锈钢等。阳极容器2由铝或铝合金等金属形成，并具有筒部21和堵塞该筒部21的下端部的底盖22。在阳极容器2内收容有固体电解质管4、填充在固体电解质管4的内侧的钠、填充在固体电解质管4的外侧的硫磺。另外，筒部21具有直筒部41和形成在该直筒部41的中途位置的缩颈部42。在直筒部41的内面形成有缓蚀层43。缓蚀层43是例如对粉末状的铬铁类合金等材料进行等离子溅射来形成的。此外，缓蚀层43优选采用铬的含量为60wt%以上且95wt%以下的铬铁类合金。若铬的含量低于60wt%，则不仅无法充分确保阳极容器2的耐腐蚀性，而且电池的内部电阻也变大。另一方面，若铬的含量高于95wt%，则铁及其他添加元素的含量变得过少，从而无法确保合金的结合性等。缓蚀层43的上端部43a配置在特定位置，该特定位置是指，既位于缩颈部42的下方，又在电池温度360°C、电池的放电末期时位于阳极活性物质的液面S2的上方的位置·。此夕卜，这里，之所以将电池温度360°C作为基准来设定缓蚀层43的上端部43a的位置，是因为若超出360°C就难以长期且安全地使用电池，所以通常优选在360°C以下使用NaS电池。由于缓蚀层43的上端部43a位于缩颈部42使下方，所以即使缩颈部42因热循环而变形也难以在缓蚀层43发生应力，从而能够有效地防止缓蚀层43从阳极容器2剥离。另外，在缩颈部42因热循环而变形时，能够防止缩颈部42的变形受到缓蚀层43的限制。另外，在阳极活性物质的液面变得最高的既是高温又是电池的放电末期的时刻，缓蚀层43的上端部43a位于阳极活性物质的液面S2的上方，所以阳极容器2的基体材料不会暴露于阳极活性物质中，因此能够提供可长期使用的阳极容器2。另外，假设从直筒部41向筒部21的内部方向弯曲的缩颈部42的下端部42a的曲率半径为R，那么，缓蚀层43的上端部43a和缩颈部42的下端部42a之间的距离L优选为I. 2R以上。若将距离L设定在上述范围内，则即使缩颈部42因热循环而发生了变形，缓蚀层43也不易发生应力，所以能够更加有效地防止缓蚀层43从阳极容器2剥离。而且，能够防止发生如下情况在缩颈部42因热循环而变形时，缩颈部42变形受到缓蚀层43的限制。另外，优选地，缓蚀层43的上端部43a越接近缩颈部42的下端部42a就越薄。通过采用上述结构，能够更加有效地防止如下现象在缩颈部42因热循环而变形时，缓蚀层43发生剥离。另外，缓蚀层43的厚度优选为100 μ m以下。若将缓蚀层43的厚度设定在上述范围内，则在溅射后的缓蚀层43上不易发生裂痕(crack)等缺陷。另外，缓蚀层43的孔隙率优选为7%以下。例如，在用于形成缓蚀层43的合金中含有硅的情况下，该硅发挥脱氧剂的功能，从而能够使缓蚀层43中的孔隙率降低。在这样的情况下，若将硅的含量设定为O. 5wt%以上，则能够将缓蚀层43的孔隙率设定为7%以下。另外，优选将缓蚀层43的平均表面粗糙度Ra设定为7 μ m以下。若将缓蚀层43的平均表面粗糙度Ra设定在上述范围内，则能够使缓蚀层43的表面和作为用于含浸阳极活性物质的阳极用导电材料的石墨毡(Graphite Felt)之间的接触变得良好，从而能够有效地降低NaS电池I 的内部电阻。
权利要求1.一种阳极容器，由金属制成且用于钠硫电池中，具有筒部、堵塞该筒部的下端部的底盖，该阳极容器用于收容筒状有底的固体电解质管、充填在该固体电解质管的内侧的钠、充填在该固体电解质管的外侧的硫磺，其特征在干， 上述筒部具有直筒部和形成在该直筒部的中途位置的缩颈部， 在上述直筒部的内面形成有缓蚀层， 上述缓蚀层的上端部位于特定位置，该特定位置是指，既位于上述缩颈部的下方，又在电池温度360°c、电池的放电末期时位于阳极活性物质的液面的上方的位置。
2.根据权利要求I所述的阳极容器，其特征在于，在从上述直筒部向上述筒部的内部方向弯曲的缩颈部的下端部的曲率半径为R时，上述缓蚀层的上端部和上述缩颈部的下端部之间的距离为1.2R以上。
3.根据权利要求2所述的阳极容器，其特征在于，上述缓蚀层的上端部越靠近上述缩颈部的下端部就变得越薄。
4.根据权利要求3所述的阳极容器，其特征在于，上述缓蚀层的厚度为100μ m以下。
5.根据权利要求4所述的阳极容器，其特征在于，上述缓蚀层的孔隙率为7%以下。
6.根据权利要求5所述的阳极容器，其特征在于，上述缓蚀层的平均表面粗糙度Ra为7 μ m以下。
7.根据权利要求6所述的阳极容器，其特征在干，上述缓蚀层是铬的含量为60wt%以上且95wt%以下的铬铁类合金。
8.—种钠硫电池，其特征在于，具有权利要求I 7中任一项所述的阳极容器。
专利摘要本实用新型提供一种阳极容器(2)，由金属制成且用于钠硫电池中，用于收容固体电解质管(4)、充填在固体电解质管(4)的内侧的钠、填充在固体电解质管(4)的外侧的硫磺，其特征在于，筒部(21)具有直筒部(41)和形成在直筒部(41)的中途位置的缩颈部(42)，在直筒部(41)的内面形成有缓蚀层(43)，缓蚀层(43)的上端部(43a)位于特定位置，该特定位置是指，既位于缩颈部(42)的下方，又在电池温度360℃、电池的放电末期时位于阳极活性物质的液面(S2)的上方的位置。若根据本实用新型，则缓蚀层(43)不会被剥离从而能够可靠地防止阳极容器(2)被阳极活性物质腐蚀。
文档编号H01M10/39GK202423402SQ20112053031
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者田原和幸 申请人:日本碍子株式会社