抗鈉封接玻璃及其用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種抗鋼封接玻璃，其能夠用于制備與陶瓷、例如氧化侶（也稱為 Al2〇3、氧化侶陶瓷或Al2〇3陶瓷）和/或與金屬和/或二者的組合的封接件。本發(fā)明還設(shè) 及所述抗鋼封接玻璃的用途。抗鋼封接玻璃是能夠耐受特別是液鋼和/或鋼蒸氣的封接材 料，并因此適用于制備暴露于例如液鋼和/或鋼蒸氣和/或其它侵蝕性鋼化合物和/或包 含鋼的介質(zhì)的封接件。
【背景技術(shù)】
[0002] 例如，對(duì)于制備其中液鋼和/或鋼化合物被用作電解質(zhì)或冷卻介質(zhì)的能量存儲(chǔ)和 能量產(chǎn)生單元，該種類型的抗鋼封接玻璃是令人感興趣的。該樣的能量產(chǎn)生單元的例子為 電化學(xué)池，諸如電池和核反應(yīng)堆，優(yōu)選W下種類的核反應(yīng)堆；快增殖反應(yīng)堆、快中子反應(yīng)堆、 鋼冷卻快堆和/或液態(tài)金屬快增殖反應(yīng)堆?？稍谠撔┓磻?yīng)堆中使用的封接玻璃能夠方便地 在如下技術(shù)部件中應(yīng)用；在該些反應(yīng)堆內(nèi)和/或連接該些反應(yīng)堆的并且與所述鋼和/或鋼 化合物相接觸的技術(shù)部件。該樣的技術(shù)部件的例子優(yōu)選為饋通裝置，其被用于給例如在電 累中的傳感器和/或致動(dòng)器和/或電機(jī)供給電力和/或操縱信號(hào)。本發(fā)明所屬的抗鋼封接 玻璃的另一應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橛糜谔幹糜卸静牧系脑O(shè)備，其中在處理中可能產(chǎn)生鋼化合物和/或 鋼蒸氣和/或液鋼。
[0003] 近年來尤其是電化學(xué)存儲(chǔ)和能量產(chǎn)生技術(shù)已贏得了相當(dāng)大的興趣。在該方面它能 夠在W下電移動(dòng)領(lǐng)域被采用：在局部供電中被用作應(yīng)急電力系統(tǒng)，W及主要由于可再生能 源的增加的份額而用于穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
[0004] 此處討論了各種電池技術(shù)，裡離子電池（LIB)是其中討論最多的。高溫鋼電池（鋼 0 -電池、SB巧代表了電池的另一種類。其相對(duì)于LIE的優(yōu)點(diǎn)是更高的能量密度和高能量 效率。在通常大于250°C的高溫下，SBB使用液鋼作為負(fù)極?？傮w而言，該兩種變化形式的 區(qū)別在于：一個(gè)是鋼硫電池（化/S)，其使用硫作為正極。另一個(gè)是鋼-金屬氯化物電池，也 稱為Z邸RA電池，其使用金屬氯化物、諸如氯化鑲或氯化鐵作為正極W及使用四氯侶酸鋼 (NaAlCL)作為液體電解質(zhì)。兩種類型的共同特征是它們使用由0-或e"-Al2〇3組成的鋼 離子導(dǎo)電膜W及由a -Al2〇3組成的外殼部件，W及如果適合的話后者能夠被額外地與金屬 蓋相連接。本說明書中使用的術(shù)語(yǔ)"氧化侶"、或同義的氧化侶陶瓷或同義的Al2〇3或同樣同 義的Al2〇3陶瓷，優(yōu)選包括如下具體形式；a -和/或P -和/或P 氧化侶。術(shù)語(yǔ)"氧化 侶"的使用并不意味著對(duì)純度W及由此Al2〇3陶瓷中的A12〇3和/或所考慮組分的含量的任 何限制。
[0005] 由陶瓷、優(yōu)選氧化侶制成的部件或另一金屬部件之間的封接件代表了電化學(xué)池中 的關(guān)鍵部件，因?yàn)槠錄Q定了使用年限。如果在該區(qū)域發(fā)生了泄露，液鋼能夠與空氣接觸，并 開始燃燒。此處作為封接材料的封接玻璃的目的是實(shí)現(xiàn)在電池的整個(gè)使用年限內(nèi)持續(xù)地氣 密封接。該能夠優(yōu)選通過所設(shè)及的所有材料的熱膨脹系數(shù)的良好順應(yīng)來實(shí)現(xiàn)，該使得封接 件能夠耐受操作狀態(tài)，W及使得玻璃在其功能不被削弱的情況下仍具有非常良好的對(duì)所有 活性組分的耐化學(xué)性。
[0006] 用于電池的兩種基本類型的封接玻璃：娃酸鹽基玻璃和棚酸鹽基玻璃，是有區(qū)別 的。棚酸鹽基玻璃具有如下優(yōu)點(diǎn)；其通常具有非常良好的對(duì)烙融鋼的抗性，但是其在對(duì)金屬 氯化物的耐化學(xué)性方面的性能更差。另外，經(jīng)常使用的棚酸侶通常僅具有對(duì)結(jié)晶的低穩(wěn)定 性，從工藝控制的角度看該限制了它們。在例如US 8, 334, 053 B2中詳述了一種特定形式， 其描述了依賴于對(duì)SBB的陽(yáng)極和陰極的耐腐蝕性的隔離玻璃。根據(jù)所述文件，在金屬鹽一 側(cè)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 在鋼一側(cè)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 酸鹽玻璃。
[0007] GB 2207545 A描述了使用來自Schott AG的棚酸鹽玻璃8245作為用于化/S電 池的封接玻璃。該玻璃對(duì)于化/S電池的介質(zhì)具有非常良好的化學(xué)穩(wěn)定性，但是由于其線性 熱膨脹系數(shù)a 2。_3。。1低至5. 2X l(r6r，因此僅能夠被W有限的程度與氧化侶持久地氣密封 接。
[000引 US 4, 268, 313 A描述了一種用于在化/S電池中使用的棚娃酸鹽玻璃。但是，該玻 璃包含總計(jì)至少6重量％的堿±金屬氧化物化0、Sr0和BaO。該些組分對(duì)玻璃形成是有益 的，并且能夠改進(jìn)流動(dòng)行為，但是通過與電解質(zhì)、優(yōu)選SBB中的電解質(zhì)的離子遷移，其能夠 降低活性組分的性能。
[0009] US 8, 034, 457 B2中描述了一種用于能量存儲(chǔ)裝置的最多包含25重量％的82〇3的 封接玻璃。通過W下事實(shí)解釋了 B2化的含量的所述上限的限定：否則的話，封接玻璃將遭受 吸附的水的過度侵蝕。
[0010] US 8, 043, 986 B2包括一種用于SBB的封接玻璃，其包含至少0.1-10重量％的 Zr〇2。在該文件中使用氧化錯(cuò)來改進(jìn)耐化學(xué)性。但是，該也導(dǎo)致相分離和結(jié)晶化的更高傾 向，W及也由于高昂的原材料成本，降低了玻璃制造處理的生產(chǎn)能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 與該【背景技術(shù)】相反的是，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種適用于制備與金屬和/或 陶瓷的封接件的封接玻璃，其具有非常良好的對(duì)烙融金屬鹽和鋼烙體、液鋼和/或鋼蒸氣 和/或侵蝕性鋼化合物的抗性。優(yōu)選地，合適的被封接的陶瓷為氧化侶和/或鋼超離子導(dǎo) 體（NASIC0N)，W及優(yōu)選地，合適的金屬為鋼和/或合金。本發(fā)明的另一目的是用所述封接 玻璃提供一種陶瓷、優(yōu)選氧化侶和/或鋼超離子導(dǎo)體的封接件，W及還提供一種包括所述 封接玻璃的電化學(xué)能量存儲(chǔ)和/或能量產(chǎn)生單元，W及提供一種包括作為電絕緣固定材料 的所述封接玻璃的電饋通裝置，其得益于所述封接玻璃的性能并因此具有改良的性能。
[0012] 通過按照權(quán)利要求書中所述的封接玻璃、封接件、電化學(xué)能量存儲(chǔ)和/或能量產(chǎn) 生單元W及饋通裝置及用途，所述目的得W實(shí)現(xiàn)。從從屬于獨(dú)立權(quán)利要求的權(quán)利要求中，優(yōu) 選實(shí)施例是顯而易見的。
[0013] 在下文中，除非另外明確指定，設(shè)及組分和/或含量的所有數(shù)據(jù)都是基于氧化物 的重量％提供的。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的封接玻璃包含40% -50 %的Si化W及大于25%直到30%的B 203。 該組合影響了特別是熱膨脹系數(shù)并同時(shí)控制了流動(dòng)行為。根據(jù)本發(fā)明，封接玻璃進(jìn)一步包 含5% -15%的Na2〇 W及17% -25%的Al2〇3。特別地，該些組分能夠被用于使封接玻璃具 有良好的耐化學(xué)性。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的封接玻璃包含，任選的總計(jì)小于2%的堿±金屬氧化物MO。MO表示 化0、SrO和/或BaO,其能夠在封接玻璃中單獨(dú)存在，或者W直至總含量的上述限定的任意 可行組合存在。堿±金屬氧化物能夠?qū)ΣＡУ牧鲃?dòng)行為有積極影響。由于其能夠通過與電 解質(zhì)的鋼離子的擴(kuò)散或離子遷移降低一個(gè)活性組分的性能，因此其含量被降低至根據(jù)本發(fā) 明的最低值。
[0016] 此外，根據(jù)本發(fā)明的封接玻璃不包含Zr化，除了最多W雜質(zhì)存在W外。通過玻璃 制造中使用的原材料的污染和/或通過所使用的烙融單元的污染和/或腐蝕，雜質(zhì)能夠被