专利名称：钠容纳用盒子以及钠硫电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及钠硫电池(以下称为“NaS电池”)中钠容纳用盒子以及具备该盒子的NaS电池。
背景技术：
在现有 技术中，公知的钠硫电池具有用于容纳所述钠的金属制盒于，上述钠硫电池是指，在有底圆筒状的固体电解质管的外侧配置有作为阳极侧压力产生源的叠氮化钠，其用于产生阳极活性物质硫磺和氮气，并在所述固体电解质管内侧配置有作为阴极活性物质的钠。但是，在NaS电池一次也未被加热的初始状态中，盒子内的钠为固体。因此，为引起放电反应，需要将加热熔融的钠从盒子内部向盒子和固体电解质管之间的空间供给，使钠与固体电解质管和阴极金属件接触。为此，想到如下方式在盒子内配置作为阴极侧压力产生源的氩气等气体(以下也称为惰性气体)，利用该惰性气体的压力将熔融的钠从盒子内部向盒子和固体电解质管之间的空间供给。但是，由于在对NaS电池进行加热时，钠的熔融始于盒子内壁附近，因此在挤出熔融钠时，惰性气体也通过盒子内壁和固化的钠之间，并从盒子和固体电解质管之间的空间泄漏。另一方面，由于盒子内的气体压力随着放电溶融钠的减少而降低，所以泄漏的惰性气体的体积，随着盒子内钠的体积的减少而增大，开始覆盖固体电解质管内壁和阴极金属件。如果惰性气体与固体电解质管内壁相接触，就会妨碍钠离子从该部分透过，所以电阻增大。另外，如果惰性气体覆盖阴极金属件整体，就会妨碍钠与阴极金属件之间收发电子，从而使放电停止。
实用新型内容本实用新型是鉴于这样的问题而做出的，其目的在于提供一种能可靠地防止气体从盒子泄漏且能以低成本实现的NaS电池的阴极构造。用于实现上述目的本实用新型的盒子，在钠硫电池中用于容纳钠且由金属制成，所述钠硫电池是指，在有底圆筒状的固体电解质管的外侧配置有作为阳极侧压力产生源的叠氮化钠，所述叠氮化钠用于产生作为阳极活性物质的硫磺和氮气，并且在所述固体电解质管的内侧配置有作为阴极活性物质的所述钠的钠硫电池，其特征在于，该盒子被隔壁划分为上部空间和下部空间，在所述上部空间内配置有作为阴极侧压力产生源的气体，在所述下部空间内配置有所述钠，所述隔壁上形成有用于使上部空间和下部空间相连通的连通孔，并且该连通孔被树脂制构件密封，该树脂制构件在230°C以上300°C以下熔融或开裂，而且不与钠发生化学反应，在该盒子底部形成有贯通孔，该贯通孔用于借助所述气体的压力来将熔融的所述钠从该盒子的内部供给至盒子和所述固体电解质管之间的空间，所述气体所形成的阴极侧压力始终低于所述氮气所形成的阳极侧压力。此处，优选地，盒子具备筒状胴部和安装于该筒状胴部的底盖，这些筒状胴部和底盖具有通过压入来使这些筒状胴部和底盖互相嵌合的嵌合部；将这些筒状胴部和底盖在嵌合的状态下焊接的被焊接部。另外，优选盒子由含有10重量％以上16. 5重量％以下的Cr的不锈钢构成。另外，本实用新型的钠硫电池具备上述盒子。若采用本实用新型的钠容纳用盒子以及具备该盒子的NaS电池，就能有效防止由于作为阴极侧压力产生源的气体从盒子泄漏所引起的放电停止和电阻增大的现象。另外，使用与用作为盒子材质的不锈钢等的接合性良好树脂，所以能避免密封部分的泄漏、粘结加工的成品率的降低。
图I是本实用新型的NaS电池的剖面图。图2是上述NaS电池的盒子的上部空间附近的剖面图。图3是上述NaS电池的盒子的上部空间附近的剖面图。图4是上述NaS电池的盒子的底盖附近的剖面图。附图标记说明I NaS 电池2 阳极金属件3 固体电解质管6 盒子61筒状胴部62 底盖63被焊接部64贯通孔71上部空间72下部空间73连通孔74、75树脂制构件
具体实施方式
以下，参照附图，对本实用新型的钠容纳用盒子以及具备该盒子的NaS电池进行说明。如图I所示，就NaS电池I而言，在阳极容器2内配置有有底圆筒状的固体电解质管3，在该固体电解质管3的外侧配置有作为阳极侧压力产生源的叠氮化钠(sodium azide),其用于产生作为阳极活性物质的硫磺4和氮气，而且，在固体电解质管3的内侧配置有作为阴极活性物质的钠5。另外，钠5容纳于由金属制成的盒子6中。阳极容器2具有圆筒状的筒部21以及堵塞该筒部21下端部的底盖22。在筒部21的上部外周面安装有阳极端子11。另外，阳极容器2由铝或铝合金等软金属形成。固体电解质管3由￠-氧化铝形成，并通过由玻璃接合在其开口端的a-氧化铝制绝缘环12和阳极金属件13来与阳极容器2相结合。另外，在绝缘环12的上面热压接合有阴极金属件14，在该阴极金属件14上焊接固定有阴极盖15。[0032]盒子6被隔壁7划分为上部空间71和下部空间72。在上部空间71内配置有作为阴极侧压力产生源的气体，在下部空间72内配置有钠5。如图2所示，在隔壁7上形成有用于连通上部空间71和下部空间72的连通孔73，并且使用树脂制构件74来密封该连通孔73，该树脂制构件74在230°C以上300°C以下熔融或开裂，而且不与钠5发生化学反应。此夕卜，如图3所示，也可以使用树脂制构件75从下部空间72 —侧贴上金属薄膜76，从而密封连通孔73。即，在本实用新型中，只要使用树脂制构件74、75来密封连通孔73就可，这些树脂制构件74、75至少在230°C以上300°C以下熔融或开裂，而且不与钠5发生化学反应。此夕卜，关于树脂制构件74、75所使用的具体材料，稍后再叙述。另外，金属薄膜76例如使用与 后述的盒子6的材质同样的材料(不锈钢等)。另外，如图I和图4所不,盒子6具备筒状胴部61和安装于筒状胴部61的底盖62，这些筒状胴部61和底盖62具有通过压入彼此嵌合的嵌合部61a、62a ;对这些筒状胴部61和底盖62在嵌合的状态下进行焊接的被焊接部63。此外，在图4中示出了将筒状胴部61压入底盖62内的例子，但也可以将底盖62压入筒状胴部61内。这样在通过压入来使筒状胴部61和底盖62相接合的基础上，还通过焊接来使筒状胴部61和底盖62相接合，所以能够防止气体从该接合部泄漏，因此能更有效地防止气体向盒子6的外部泄漏。另外，在盒子6的底部(S卩，底盖62)形成有贯通孔64，该贯通孔64用于利用气体的压力将熔融的钠5从盒子6内部向盒子6和固体电解质管3之间的空间30供给。另外，空间30在初始状态(电池使用前的状态)下保持真空。盒子6使用金属，优选使用含有10重量％以上16. 5重量％以下的Cr的不锈钢。如果Cr的含有量超过16. 5重量％，则氮气吸收量变大，就无法维持用于将钠5挤出至外部所需的压力。另一方面，如果Cr含有量不足10重量％，会有损于耐腐蚀性，因而不可作为优选例。此外，此处所谓不锈钢是指添加了 12-32重量％的Cr的铁基合金，铁以外的元素的总量不超过50%。另外，在本实用新型中，作为填充于盒子6的上部空间71内的气体，需要使用不与钠5及盒子6的材质发生化学反应的气体，优选使用氩气、氦气等惰性气体或氮气。另外，在本实用新型中，调整气体和叠氮化钠的量，以使气体所形成的阴极侧压力始终低于由阳极侧叠氮化钠产生的氮气所形成的阳极侧压力。这样，阴极侧压力被调整为始终低于阳极侧压力，所以即使固体电解质管3在升温中破损，也能够防止钠5从固体电解质管3急剧地流向阳极侧，从而能够提高电池的安全性。在本实用新型中，作为用作为于树脂制构件74、75的树脂，可以使用在230°C以上、300°C以下熔融或开裂的树脂。这是由于，在阳极侧使用叠氮化钠时，考虑其分解温度(约280°C )和热传导传递，且为要使气体所形成产生的阴极侧压力始终平时低于氮气所形成产生的阳极侧压力，则需要使树脂的熔融或开裂温度至少在230°C以上，另外，还需要在作为NaS电池I的工作温度的300-350°C以下使树脂熔融或者开裂。另外，为避免剧烈燃烧、发热的危险性，需要采用不与钠5发生化学反应的树脂。作为用于上述树脂制构件74、75的树脂，具体地，优选使用UV固化性改性丙烯酸树脂、厌氧性改性丙烯酸树脂、反应型丙烯酸树脂、室温固化型硅橡胶、聚酰亚胺、尼龙、聚乙烯醇缩甲醛/酚、丁腈橡胶/酚、氯丁橡胶/酚、环氧/酚、乙烯缩醛/酚、环氧树脂、尼龙/环氧、丁腈橡胶/环氧、环氧/聚酰胺、聚氨基甲酸乙酯等，但从用树脂密封连通孔73时无需加热的角度来看，更优选采用UV固化性改性丙烯酸树脂、厌氧性改性丙烯酸树脂、反应型丙烯酸树脂、环氧/聚酰胺等。即，由于使用这些树脂，所以无需设置加热设备、冷却设备。要防止盒子6内的气体泄漏至盒子6外，就需要在钠5完全熔融后使气体的压力施加至钠5。在本实用新型中，如果在电池工作中NaS电池I被加热，则首先钠5熔融，接着树脂构件74、75熔融或开裂，使上部空间71和下部空间72连通，熔融的钠5借助作为阴极侧压力产生源的气体的压力来从贯通孔64流出。另外，例如以如下方式向盒子6填充惰性气体和钠5。首先，在惰性气体环境下，向安装底盖62之前的盒子6的上部空间71注入惰性气体，并用树脂构件74来封闭连通孔73。接着，向下部空间72填充钠5，并向筒状胴部61压入底盖62并进行焊接。其后，将该盒于6上下倒转过来并以图I所示的方式将其配置于固体电解质管3内。若采用本实用新型的钠容纳用盒子6和具备该盒子的NaS电池1，就能有效防止 由于作为阴极侧压力产生源的气体从盒子6泄漏所引起的放电停止和电阻增大的现象。另夕卜，利用树脂构件74、75来密封连通孔73，因此，由于树脂与用作为盒子6的材质的不锈钢等的接合性良好，所以能够防止密封部分的泄漏、粘结加工的成品率的降低。
权利要求1.ー种盒子，在钠硫电池中用于容纳钠且由金属制成，所述钠硫电池是指，在有底圆筒状的固体电解质管的外侧配置有作为阳极侧压カ产生源的叠氮化钠，所述叠氮化钠用于产生作为阳极活性物质的硫磺和氮气，并且在所述固体电解质管的内侧配置有作为阴极活性物质的所述钠的钠硫电池，其特征在干， 该盒子被隔壁划分为上部空间和下部空间，在所述上部空间内配置有作为阴极侧压カ产生源的气体，在所述下部空间内配置有所述钠， 所述隔壁上形成有用于使上部空间和下部空间相连通的连通孔，并且该连通孔被树脂制构件密封，该树脂制构件在230°C以上300°C以下熔融或开裂，而且不与钠发生化学反应， 在该盒子底部形成有贯通孔，该贯通孔用于借助所述气体的压カ来将熔融的所述钠从该盒子的内部供给至盒子和所述固体电解质管之间的空间， 所述气体所形成的阴极侧压カ始终低于所述氮气所形成的阳极侧压力。
2.根据权利要求I所述的盒子，其特征在干， 具备筒状胴部和安装于该筒状胴部的底盖， 这些筒状胴部和底盖具有 通过压入来使这些筒状胴部和底盖互相嵌合的嵌合部； 将这些筒状胴部和底盖在嵌合的状态下焊接的被焊接部。
3.根据权利要求2所述的盒子，其特征在干，由含有10重量％以上16.5重量％以下的Cr的不锈钢构成。
4.ー种钠硫电池，其特征在于，具备权利要求1-3中任ー项所述的盒子。
专利摘要本实用新型提供NaS电池(1)的由金属制成的盒子(6)，该盒子配置于固体电解质管(3)的内侧且用于容纳钠(5)，其特征在于，被隔壁(7)划分为上部空间(71)和下部空间(72)，在上部空间(71)内配置有作为阴极侧压力产生源的气体，在下部空间(72)内配置有钠(5)，在隔壁(7)上形成有连通孔(73)，该连通孔被树脂制构件(74)密封，该树脂制构件在230℃以上300℃以下熔融或开裂且不与钠(5)发生化学反应，在该盒子(6)的底部形成有贯通孔(64)，气体所形成的阴极侧压力始终低于氮气所形成的阳极侧压力。由此，能有效防止由于气体从盒子(6)泄漏所引起的放电停止及电阻的增大。
文档编号H01M4/02GK202423497SQ201120526978
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
发明者尾藤章博 申请人:日本碍子株式会社