专利名称：固体电解质管和绝缘环的接合结构以及钠硫电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钠硫电池(以下称为Nas电池)的固体电解质管和绝缘环的接合结构以及钠硫电池。
背景技术：
在现有技术中公知的P -氧化铝制的固体电解质管和a -氧化铝制的绝缘环的接合是采用玻璃的接合结构。
实用新型内容实用新型要解决的课题然而，NaS电池是在300_350°C下工作的高温电池，由于工作、休止的反复进行所引起的温度变化大，另外，随着电池的工作，作为活性物质的钠离子经由固体电解质管而移动，固体电解质管内部的活性物质容量增减。另外，基于由温度变化所产生的固体电解质管、绝缘环的膨胀，收缩的差异的热应力，基于外力的机械应力容易施加于上述玻璃接合部。因此，现有的接合结构中，会有该玻璃接合部发生破裂或玻璃接合部破损的可能，而接合结构的可靠性有待提高。另外，现有的接合结构中，固体电解质管只是在其外周面与绝缘环相接合。因此，两者的位置关系容易在绝缘环的轴向上偏离，制造时就不得不使用夹具来防止发生该偏离。因此，现有的接合结构存在的问题是制造麻烦。本实用新型是鉴于这种情况而提出的，其目的在于，提供一种应对热应力或机械应力接合可靠性高，并且制造容易的钠硫电池的固体电解质管和绝缘环的接合结构以及钠硫电池。解决课题的方法为了达到上述的目的，本实用新型的固体电解质管和绝缘环的接合结构，是钠硫电池的固体电解质管和绝缘环的接合结构，所述钠硫电池是在绝缘环的内周面配置呈有底圆筒状的固体电解质管的开口端部，将所述绝缘环和所述固体电解质管之间采用玻璃进行接合的钠硫电池，所述接合结构的特征在于，在所述绝缘环的内周面形成第一对置面和第二对置面，其中，所述第一对置面是与所述固体电解质管的开口端部的外周面和开口端面相接近并相对置的L字状的面，所述第二对置面是具有比该第一对置面和所述固体电解质管的间隔更宽的间隔并与开口端部的外周面相对置的面，将这些第一对置面和第二对置面与所述固体电解质管进行接合，并且，所述绝缘环和所述固体电解质管在所述固体电解 质管的轴向上的接合距离大于所述绝缘环和所述固体电解质管在所述固体电解质管的周方向上的接合距离。在此，优选地，在所述固体电解质管的外周端缘设置第一倒角部，并在与该倒角部相对置的所述第一对置面的壁角部分设置第二倒角部。另外，优选所述绝缘环的外径为所述固体电解质管的外径的I.I倍以上I. 5倍以下。另外，优选所述绝缘环的最小内径大于所述固体电解质管的内径。另外，优选接合用的所述玻璃到达所述固体电解质管的内周面。另外，优选本实用新型的钠硫电池具备上述固体电解质管和绝缘环接合结构而构成。实用新型效果若采用本实用新型的固体电解质管和绝缘环的接合结构以及NaS电池，对固体电解质管和绝缘环进行接合时，通过上述L字状的第一对置面，将固体电解质管在该轴向和周方向上进行定位。由此，不需要用于定位的夹具，从而制造变得容易。另外，在固体电解 质管轴向上的绝缘环和固体电解质管的接合距离比在固体电解质管的圆周方向上的接合距离更长，因此玻璃接合时，在绝缘环上倒立而设置固体电解质管的状态下固体电解质管容易保持稳定，从而易于操作。另外，第二对置面和固体电解质管的间隔大于第一对置面和固体电解质管的间隔，因此能使该部分的玻璃接合壁厚变厚，从而能提高接合强度。在此基础上，玻璃接合部的整体呈L字状，因此能够耐于来自各方向的外力，并能提高对于热应力、机械应力的可靠性。
图I是具备本实用新型的固体电解质管和绝缘环的接合结构的NaS电池的剖视图。图2是上述接合结构的部分放大剖面图。图3是上述接合结构的部分放大剖视图。图4是上述接合结构的部分放大剖视图。附图标记I NaS 电池3 固体电解质管6 绝缘环10 玻璃61 卡止部(第一对置面)64 玻璃填充用切槽(第二对置面)
具体实施方式
以下，参照附图对本实用新型的NaS电池的固体电解质管和绝缘环的接合结构进行说明。如图I所示，NaS电池I采用如下结构在阳极容器2内，将作为阳极活性物质的硫黄4和作为阴极活性物质的钠5隔离容纳于固体电解质管3的内外，并将阳极容器2内密封为密闭状态，以保持活性物质与外界空气处于非接触的状态。阳极容器2具有圆筒状的筒部21和堵塞该筒部21的下端部的底盖22。在筒部21的上部外周面安装有阳极端子7。另外，阳极容器2由铝或铝合金等软质金属形成。绝缘环6由α-氧化铝所形成，接合在阳极容器2的上端部。呈有底圆筒状的固体电解质管3由β-氧化铝形成，其上端部借助玻璃10接合于绝缘环6的内周面。阳极室40由阳极容器2和固体电解质管3形成，容纳有含浸在石墨垫中的硫黄4作为阳极活性物质。在此，绝缘环6的外径xl优选为固体电解质管3的外径x2的I. I倍以上且I. 5倍以下。如果绝缘环6的外径xl小于上述范围，则绝缘环6的强度不够，由于温度升降引起热应力会出现α环6破损的危险。另一方面，如果绝缘环6的外径xl大于上述范围，则不利于降低电池的制造成本、不利于电池的小型化。另外，优选绝缘环6的最小内径yl大于固体电解质管3的内径y2。通过这种方式，在固体电解质管3的内部填充钠时，绝缘环6不成为障碍从而提高工作效率。阴极盖8安装在绝缘环6的上端面，其上面安装有阴极端子9。阴极室50由绝缘环6、固体电解质管3和阴极盖8所形成，在阴极室50内容纳有作为阴极活性物质的铝5。图2和图3是表示固体电解质管3和绝缘环6之间的采用玻璃的接合结构的部分剖面图，以上下颠倒状态图示。作为固体电解质管3的开口端部的上部(图中的下部)为厚壁部31，由此实现强度的提高，并在其上部外周端缘设有倒角部(相当于第一倒角部)32。
·[0034]另一方面，在绝缘环6的内周面，以与固体电解质管3相接近并相对置的方式设置呈L字状的作为第一对置面的卡止部61,利用其内顶面61a和内周面61b对固体电解质管3进行定位使其处于垂直位置。在卡止部61的内周面61b和固体电解质管3的外周面3a之间的间隙形成有厚度为50-200 μ m左右的玻璃薄壁填充部11。此外，由于固体电解质管3的外周面3a通过表面磨削而变平滑，因此，形成薄壁填充部11的间隙保持一定程度，玻璃薄壁填充部11保持一定程度的厚度。另外，在内顶面61a和内周面61b的界限部(角部)，与固体电解质管3的倒角部32对置而形成有弧状面65 (相当于第二倒角部)。此外，在本实施方案中，例示了第一倒角部为角面、第二倒角部为曲面的例子，但第一倒角部和第二倒角部都为角面也可以，第一倒角部和第二倒角部都为曲面也可以，另外，第一倒角部为曲面、第二倒角部为角面也可以。在这些倒角部32和弧状面65之间，填充玻璃形成壁角填充部12。并且，通过设置倒角部32和弧状面65，避免该壁角填充部12受到集中的应力。进而，在内顶面61a的端部设有端部倒角部62，在与固体电解质管3的上面之间形成有端部玻璃滞留区13，从而提高了对与该部分接触的作为阴极活性物质的钠5的耐腐蚀性。另外，如图4所示，使接合用的玻璃10到达固体电解质管3的内周面3b，由此进一步提高对钠5的耐腐蚀性。另外，在绝缘环6的下端内周面具有倾斜面63，并形成有作为与固体电解质管3的外周面3a对置的第二对置面的玻璃填充用切槽64。该切槽64和固体电解质管3的外周面3a之间的间隙与卡止部61和固体电解质管3之间的间隙相比足够宽，由此该部分成为玻璃厚壁填充部14，就能得到足够的接合强度。另外，当对固体电解质管3和绝缘环6进行玻璃接合时，首先将固体电解质管3倒立设置在绝缘环6上。本实用新型中，设定为接合距离LI大于接合距离L2，该接合距离LI是在固体电解质管3的轴向上绝缘环6和固体电解质管3的接合距离，该接合距离L2是在固体电解质管3的圆周方向上绝缘环6和固体电解质管3的接合距离。由于接合距离LI比接合距离L2长，因此在采用玻璃进行接合时，在将固体电解质管3倒立设置于绝缘环6上的状态下，固体电解质管3容易保持稳定，从而易于操作。[0039]另外，如图3所示，在绝缘环6的玻璃填充用切槽64和固体电解质管3的外周面3a之间的空间，配置事先成形的玻璃环15并将其加热熔融。这样，如图2所示，熔融的玻璃流向图中下方，经过绝缘环6的卡止部61的内周面61b和固体电解质管3的外周面3a之间的狭窄间隙，到达端部倒角部62。在该端部倒角部62和作为固体电解质管3的开口端面的上端面3c之间，形成由表面张力引起的玻璃滞留区13。这样，固体电解质管3和绝缘环6之间一体形成由玻璃构成的端部玻璃滞留区13、壁角填充部12、薄壁填充部11、厚壁填充部14。另外，固体电解质管3和绝缘环6通过这些玻璃接合部而接合。如上所述，形成有接近并对置于固体电解质管3的上端部外周面3a和上端面3c的L字状的卡止部61。因此，固体电解质管3的轴向和与其垂直相交的方向的定位通过卡止部61来进行，无需用于定位的夹具，从而制造变得容易。而且绝缘环6和固体电解质管3之间的接合强度由填充有大量玻璃10的厚壁填充部14来确保，因此能得到足够的接合强度。在此基础上，玻璃接合部的整体呈L字状，因此能耐于来自各方向的外力，并能提高应 对于热应力、机械应力的可靠性。另外，在壁角填充部12中，在固体电解质管3上设有倒角部32、在绝缘环6上设有弧状面65，因此，不存在尖锐部分、锋利的壁角部分，在对固体电解质管3、绝缘环6施加应力时，应力被分散而缓和了局部应力集中的问题，就没有发生破裂的可能性。在NaS电池工作时，高温的钠接触端部玻璃滞留区13，但是如上所述玻璃滞留区13的接合部分宽且表面积大，因此该部分将发挥充分的耐药性和耐久性。另外，固体电解质管3自身在与绝缘环6的接合部中作为厚壁部31，因此该部分的机械强度高，固体电解质管3受到损伤的可能性小。进而，固体电解质管3的外周面3a通过表面加工而变得平滑，因此能保持该外周面3a和卡止部61的内周面61b之间的狭窄间隙为规定值，并确保玻璃的流通性和填充性。
权利要求1.ー种固体电解质管和绝缘环的接合结构，是钠硫电池的固体电解质管和绝缘环的接合结构，所述钠硫电池是在绝缘环的内周面配置呈有底圆筒状的固体电解质管的开ロ端部，将所述绝缘环和所述固体电解质管之间采用玻璃进行接合的钠硫电池，所述接合结构的特征在干， 在所述绝缘环的内周面形成第一对置面和第二对置面，其中，所述第一对置面是与所述固体电解质管的开ロ端部的外周面和开ロ端面相接近并相对置的L字状的面，所述第二对置面是具有比该第一对置面和所述固体电解质管的间隔更宽的间隔并与开ロ端部的外周面相对置的面，将这些第一对置面和第二对置面与所述固体电解质管进行接合，并且， 所述绝缘环和所述固体电解质管在所述固体电解质管的轴向上的接合距离大于所述绝缘环和所述固体电解质管在所述固体电解质管的周方向上的接合距离。
2.根据权利要求I所述的固体电解质管和绝缘环的接合结构，其特征在于，在所述固体电解质管的外周端缘设置第一倒角部，并在与该倒角部相对置的所述第一对置面的壁角部分设置第二倒角部。
3.根据权利要求2所述的固体电解质管和绝缘环的接合结构，其特征在于，所述绝缘环的外径为所述固体电解质管的外径的I. I倍以上且I. 5倍以下。
4.根据权利要求3所述的固体电解质管和绝缘环的接合结构，其特征在于，所述绝缘环的最小内径大于所述固体电解质管的内径。
5.根据权利要求4所述的固体电解质管和绝缘环的接合结构，其特征在于，接合用的所述玻璃到达所述固体电解质管的内周面。
6.ー种钠硫电池，其特征在于，具备权利要求I至5中任一项所述的固体电解质管和绝缘环的接合结构。
专利摘要本实用新型提供是一种固体电解质管和绝缘环的接合结构以及钠硫电池，该NaS电池是在绝缘环(6)的内周面配置固体电解质管(3)的开口端部，将在绝缘环和固体电解质管之间采用通过玻璃(10)进行而接合的NaS电池，在绝缘环的内周面形成接近并与固体电解质管的开口端部的外周面(3a)和开口端面(3c)接近并对置的L字状的第一对置面(61)、和具有比该第一对置面(61)与固体电解质管的间隔更宽的间隔并而与开口端部的外周面(3a)对置的第二对置面(64)，将这些对置面与固体电解质管接合，且在固体电解质管的轴向上的接合距离L1大于在圆周方向的接合距离L2。由此，接合的可靠性变高，且制造容易。
文档编号H01M10/39GK202423397SQ201120530669
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
发明者梶田雅晴, 辻雄希 申请人:日本碍子株式会社