專利名稱：陽極容器及鈉硫電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及用于鈉硫電池(下面，稱之為“NaS電池”)中的陽極容器及具有該陽極容器的NaS電池。
背景技術(shù)：
就現(xiàn)有的NaS電池的陽極容器而言，公知有如下結(jié)構(gòu)在陽極容器的內(nèi)壁面上形成由鉻鐵類合金等而成的緩蝕層，以便提高對于填充在陽極容器的內(nèi)部的陽極活性物質(zhì)的耐腐蝕性。然而，NaS電池的工作時間長達10年以上，所以要求對陽極容器的緩蝕層的耐腐蝕性實現(xiàn)進一步的改善
實用新型內(nèi)容
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·[0004]本實用新型是鑒于這樣的問題而提出的，其特征在于，提供一種工作時間可長達10年以上的陽極容器及具有該陽極容器的NaS電池。用于實現(xiàn)上述目的的本實用新型的陽極容器由金屬制成且用于鈉硫電池中，具有筒部、堵塞該筒部的下端部的底蓋，該陽極容器用于收容筒狀有底的固體電解質(zhì)管、充填在該固體電解質(zhì)管的內(nèi)側(cè)的鈉、充填在該固體電解質(zhì)管的外側(cè)的硫磺，其特征在于，在上述筒部的內(nèi)面形成有緩蝕層，上述緩蝕層的厚度為20 以上且IOOym以下，上述緩蝕層的孔隙率為7%以下，而且上述緩蝕層的厚度X y m相對于上述緩蝕層的孔隙率Y%的關(guān)系滿足X/Y 彡 10。這里，上述緩蝕層的平均表面粗糙度Ra優(yōu)選為7 y m以下。另外，優(yōu)選地，上述緩蝕層是鉻的含量為60wt%以上且95wt%以下的鉻鐵類合金。另外，本實用新型的鈉硫電池具有上述的陽極金屬件。若采用本實用新型的陽極容器及鈉硫電池，則通過將緩蝕層的厚度及孔隙率、緩蝕層的厚度Xym相對于緩蝕層的孔隙率Y%的關(guān)系設(shè)定為上述的范圍內(nèi)，即使在長達10年以上的長期的工作時間內(nèi)也能夠更加可靠地維持陽極容器的緩蝕層的耐腐蝕性。

圖I是本實用新型的具有陽極金屬件的NaS電池的剖視圖。圖2是上述陽極金屬件的縮頸部附近的局部剖視圖。附圖標記的說明I NaS 電池2陽極金屬件4固體電解質(zhì)管21 筒部[0017]22底蓋41直筒部42縮頸部43緩蝕層
具體實施方式
下面，參照附圖，對本實用新型的用于NaS電池中的陽極容器及具有該陽極容器的NaS電池進行說明。如圖I所示，NaS電池I具有圓筒狀的陽極容器2 ;熔融硫磺，其含浸在碳氈(carbon felt)等中；盒子3，其用于收容熔融金屬鈉；圓筒狀有底的固體電解質(zhì)管4，其在內(nèi)部收容有該盒子3，并具有選擇性地使鈉離子透過的功能；圓筒狀有底的隔壁管5，其位于盒子3和固體電解質(zhì)管4之間的空隙部，與該盒子3及固體電解質(zhì)管4分別具有規(guī)定的間隔。 固體電解質(zhì)管4借助利用玻璃接合在其開口端上的α-氧化鋁制的絕緣環(huán)6及陽極金屬件7來與陽極容器2相結(jié)合。在絕緣環(huán)6的上表面熱壓接合有陰極金屬件8，該陰極金屬件8通過焊接與陰極蓋9相固定。在盒子3的上部空間，以規(guī)定的壓力封入有氮氣、氬氣等非活性氣體，該非活性氣體對盒子3內(nèi)的鈉Na施加朝向設(shè)置于盒子底部的小孔31流出的方向的壓力。在具有上述結(jié)構(gòu)的NaS電池I中，當(dāng)放電時，從盒子3的小孔31供給的鈉Na在隔壁管5和盒子3之間空隙內(nèi)向上方移動，然后越過隔壁管5的上端，在隔壁管5和固體電解質(zhì)管4之間的空隙內(nèi)向下方移動，進而變?yōu)殁c離子透過固體電解質(zhì)管4，與陽極容器2內(nèi)的硫磺S及通過外部電路到達的電子發(fā)生反應(yīng)，生成多硫化鈉。當(dāng)充電時，與放電時相反，發(fā)生用于生成鈉及硫磺的反應(yīng)。此外，NaS電池I還具有剛性容器10，該剛性容器10收容陽極容器2，用于限制陽極容器2因熱膨脹而在上下方向上伸長。剛性容器10采用剛性比陽極容器2更高的金屬，若陽極容器2采用鋁或鋁合金，則剛性容器10采用不銹鋼等。陽極容器2由鋁或鋁合金等金屬形成，并具有筒部21和堵塞該筒部21的下端部的底蓋22。在陽極容器2內(nèi)收容有固體電解質(zhì)管4、填充在固體電解質(zhì)管4的內(nèi)側(cè)的鈉、填充在固體電解質(zhì)管4的外側(cè)的硫磺。另外，筒部21具有直筒部41和形成在該直筒部41的中途位置的縮頸部42。在直筒部41的內(nèi)面形成有緩蝕層43。緩蝕層43是例如對粉末狀的鉻鐵類合金等材料進行等離子濺射來形成的。此外，緩蝕層43優(yōu)選采用鉻的含量為60wt%以上且95wt%以下的鉻鐵類合金。若鉻的含量低于60wt%，則不僅無法充分確保陽極容器2的耐腐蝕性，而且電池的內(nèi)部電阻也變大。另一方面，若鉻的含量高于95wt%，則鐵及其他添加元素的含量變得過少，從而無法確保合金的結(jié)合性等。另外，優(yōu)選地，緩蝕層43的上端部43a越靠近縮頸部42的下端部42a就變得越薄。通過采用上述結(jié)構(gòu)，能夠防止在縮頸部42因熱循環(huán)而變形的情況下縮頸部42的變形受到緩蝕層43的限制。另外，在陽極容器2中，緩蝕層43的厚度為20 μ m以上且100 μ m以下，緩蝕層43的孔隙率為7%以下，而且，緩蝕層43的厚度X μ m相對于緩蝕層43的孔隙率Y%的關(guān)系滿足X/Y ^ 10。通過將緩蝕層43的厚度及孔隙率、緩蝕層43的厚度X 相對于緩蝕層43的孔隙率Y%的關(guān)系設(shè)定在上述的范圍內(nèi)，即使在長達10年以上的長期工作時間內(nèi)也能夠更加可靠地維持陽極容器2的緩蝕層43的耐腐蝕性。此外， 若緩蝕層43的厚度超出100 u m,則在濺射后的緩蝕層43上容易發(fā)生裂痕等缺陷。另外，在用于形成緩蝕層43的合金中含有硅的情況下，該硅發(fā)揮脫氧劑的功能，從而能夠降低緩蝕層43的孔隙率。在這樣的情況下，若將硅的含量設(shè)定為0. 5wt%以上，則能夠?qū)⒕徫g層43的孔隙率設(shè)定為7%以下。另外，優(yōu)選將緩蝕層43的平均表面粗糙度Ra設(shè)定為7 y m以下。若將緩蝕層43的平均表面粗糙度Ra設(shè)定在上述范圍內(nèi)，則能夠使緩蝕層43的表面和作為用于含浸陽極活性物質(zhì)的陽極用導(dǎo)電材料的石墨氈(Graphite Felt)之間的接觸變得良好，從而能夠有效地降低NaS電池I的內(nèi)部電阻。(實施例)采用鋁合金作為陽極容器的基體材料，采用鉻的含量為70wt%的鉻鐵類合金作為緩蝕層的材料，并分別改變緩蝕層的厚度及緩蝕層的孔隙率來進行了耐久年數(shù)的評價實驗，其結(jié)果如表I所示。此外，耐久年數(shù)的評價方法為在電池工作溫度310°C下，每I天進行I個循環(huán)的充放電，并將腐蝕進展到作為基體材料的鋁合金的年數(shù)認定為耐久年數(shù)。表I
I鐺妯旦沾歷譯I 緩蝕層的^
^ " 又孔隙率 X/Y耐久年數(shù)評價 Xum
___Y%____
實施例I__80__4__20 25 〇
實施例2__60__2__30 30 〇
實施例3__40__I__40 23 〇
實施例 4__30__3__10 15__
比較例 I__40__5__8__8__X
比較例 2__80__8__106__X
比較例 3 I 151.5 I 10 I 3 I X如表I所示，在實施例I至實施例3中，緩蝕層的厚度為20iim以上且100 ii m以下，緩蝕層的孔隙率為7%以下，而且緩蝕層的厚度X U m相對于緩蝕層的孔隙率Y%的關(guān)系滿足X/Y彡10，而且，已確認到，這些實施例I至實施例3的耐久年數(shù)遠遠超出了 10年(在表I中利用標記〇來示出)。但是，已確認到，在X/Y小于上述范圍時(比較例I)，在孔隙率超出了 7%時(比較例2)以及在緩蝕層的厚度小于20 時(比較例3)，緩蝕層的耐久年數(shù)都小于10年，不適合于長期的工作(在表I中利用標記X來示出)。
權(quán)利要求1.一種陽極容器，由金屬制成且用于鈉硫電池中，具有筒部、堵塞該筒部的下端部的底蓋，該陽極容器用于收容筒狀有底的固體電解質(zhì)管、充填在該固體電解質(zhì)管的內(nèi)側(cè)的鈉、充填在該固體電解質(zhì)管的外側(cè)的硫磺，其特征在干， 在上述筒部的內(nèi)面形成有緩蝕層， 上述緩蝕層的厚度為20 μ m以上且100 μ m以下，上述緩蝕層的孔隙率為7%以下，而且 上述緩蝕層的厚度Xym相對于上述緩蝕層的孔隙率Y%的關(guān)系滿足X/Y ^ 10。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的陽極容器，其特征在于，上述緩蝕層的平均表面粗糙度Ra為7 μ m以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陽極容器，其特征在干，上述緩蝕層是鉻的含量為60wt%以上且95wt%以下的鉻鐵類合金。
4.ー種鈉硫電池，其特征在于，具有權(quán)利要求I 3中任一項所述的陽極容器。
專利摘要本實用新型提供一種陽極容器(2)，由金屬制成且用于鈉硫電池中，用于收容固體電解質(zhì)管(4)、充填在固體電解質(zhì)管4的內(nèi)側(cè)的鈉、填充在固體電解質(zhì)管(4)的外側(cè)的硫磺，其特征在于，在筒部(21)的內(nèi)面形成有緩蝕層(43)，緩蝕層(43)的厚度為20μm以上且100μm以下，緩蝕層(43)的孔隙率為7％以下，而且緩蝕層(43)的厚度Xμm相對于緩蝕層(43)的孔隙率Y％的關(guān)系滿足X/Y≥10。由此，即使在長達10年以上的長期的工作時間內(nèi)，也能夠更加可靠地維持陽極容器(2)的緩蝕層(43)的耐腐蝕性。
文檔編號H01M4/76GK202423468SQ20112053032
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者田原和幸 申請人:日本礙子株式會社