ITRM20090593A1 - "collare ermetico ed isolante per elemento di batteria a sali fusi di sodio o di altri metalli alcalini, e metodo per la sua realizzazione" - Google Patents
"collare ermetico ed isolante per elemento di batteria a sali fusi di sodio o di altri metalli alcalini, e metodo per la sua realizzazione" Download PDFInfo
- Publication number
- ITRM20090593A1 ITRM20090593A1 IT000593A ITRM20090593A ITRM20090593A1 IT RM20090593 A1 ITRM20090593 A1 IT RM20090593A1 IT 000593 A IT000593 A IT 000593A IT RM20090593 A ITRM20090593 A IT RM20090593A IT RM20090593 A1 ITRM20090593 A1 IT RM20090593A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- metallization
- metal
- areas
- ring
- brazing
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 45
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title claims description 9
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 title claims description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 title claims description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 title claims description 3
- 238000005219 brazing Methods 0.000 claims description 34
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 30
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims description 30
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 22
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 8
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 8
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 8
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 5
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 claims description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 2
- 238000005554 pickling Methods 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 2
- -1 sodium tetrachlorine aluminate Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000009849 vacuum degassing Methods 0.000 claims description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 claims 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims 1
- MSNOMDLPLDYDME-UHFFFAOYSA-N gold nickel Chemical compound [Ni].[Au] MSNOMDLPLDYDME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000016571 aggressive behavior Effects 0.000 description 2
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
- H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
- H01M10/3909—Sodium-sulfur cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
- H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo: COLLARE ERMETICO ED ISOLANTE PER ELEMENTO DI BATTERIA A SALI FUSI DI SODIO O DI ALTRI METALLI ALCALINI, E METODO PER LA SUA REALIZZAZIONE;
La presente invenzione riguarda un componente, che nel seguito verrà chiamato anche “collare”, che costituisce il tappo di un elemento di batteria per batterie di nuova generazione.
Le batterie di nuova generazione dovranno lavorare ad alta temperatura circa 325°C con pressione interna di circa 2 Bar e contengono sostanze altamente corrosive, come ad esempio sale fuso di sodio tetra cloro alluminato.
Le caratteristiche principali del collare debbono essere :
- Resistenza alla corrosione
- Lavorare ad alta temperatura
- Elevato isolamento elettrico tra gli elettrodi metallici
- Tenuta assoluta di vuoto e pressione
- Resistenza alle vibrazioni meccaniche
- Altissima resistenza allo stress termico
- Durata compatibile con la vita media della batteria
- Basso costo.
La resistenza alla corrosione del collare è affidata prevalentemente ai materiali utilizzati, l’isolamento elettrico è fornito dall’impiego della Ceramica o Allumina o altro materiale analogo, mentre la tenuta da vuoto e pressione, la resistenza alle vibrazioni, la resistenza ad alta temperatura, la resistenza allo stress termico, la lunga durata e il basso costo, dipendono dai materiali utilizzati per i componenti e soprattutto dal metodo di fabbricazione.
Scopo principale della presente invenzione, è quello di fornire un collare in grado di soddisfare le suddette esigenze, nonchè un metodo per la sua fabbricazione.
Una migliore comprensione del trovato si avrà con la seguente descrizione dettagliata e con riferimento alle figure allegate che illustrano, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, alcune preferite forme di realizzazione e varianti.
Nei disegni:
la figura 1 m o s t r a , a p u r o t i t o l o esemplificativo, una sezione diametrale di uno schema di montaggio del trovato su un elemento di batteris a Sali fusi;
la figura 2A è una sezione diametrale relativa ad una prima forma di realizzazione del trovato con degli elettrodi cilindrici concentrici saldobrasati all’interno ed all’esterno della ceramica su apposito gradino;
la figura 2B è un esploso corrispondente alla fig. precedente;
le figure 3A e 3B analoghe alle precedenti, mostrano una terza forma realizzativa con degli elettrodi cilindrici con profilo a doppia L saldobrasati sul piano della ceramica;
le figure 4A e 4B analoghe alle precedenti, mostrano una seconda forma realizzativa con degli elettrodi cilindrici concentrici saldobrasati in apposite gole circolari realizzate nella parte superiore della ceramica;
l e f i g u r e 5 A e 5B mostrano una sezione diametrale ed un esploso di una variante della prima forma di realizzazione di fig. 2A;
le figure 6A e 6B mostrano una sezione diametrale ed un esploso di una variante della terza forma di realizzazione;
le figure 7A e 7B mostrano una sezione diametrale ed un esploso di una variante della seconda forma di realizzazione;
le figure 8A e 8B una sezione diametrale ed un esploso di mostrano una ulteriore variante della terza forma di realizzazione;
le figure 9A e 9B mostrano una sezione diametrale ed un esploso di una quarta forma di realizzazione;
le figure 10A e 10B mostrano una sezione diametrale ed un esploso di una variante della quarta forma di realizzazione.
Si deve innanzitutto notare che, come si può vedere dalle figure sopra elencate, la parte inferiore dell’anello in ceramica o allumina o altro materiale analogo, non è influente rispetto al trovato, in quanto la sua forma dipende dalla forma dell’elemento di batteria al quale deve essere fissato ermeticamente.
I materiali che costituiscono il collare che si descrive, sono caratterizzati dal fatto di essere resistenti all’aggressione chimica dei Sali fusi e comprendono:
- elettrodi metallici;
- lega di brasatura;
- eventuale compensatore metallico;
- anello ceramico;
- metallizzazione della superficie ceramica da brasare a detti elettrodi.
Secondo l’invenzione, si prevede un collare costituito sostanzialmente da un anello di Ceramica come ad esempio Allumina con grado di purezza dal 97 al 99% o di altri tipi di ceramica (ad es.: Nitruro di Silicio) e da parti metalliche (ad es.: elettrodi) preferibilmente in Nichel 200 o leghe di Ni o altri metalli adatti, i quali sono adeguatamente resistenti all’aggressione chimica e alla temperatura di lavoro.
L a r e a l i z z a z i o n e d e l c o l l a r e p r e v e d e sostanzialmente la giunzione tramite brasatura delle parti ceramiche con quelle metalliche. Tale giunzione non può essere realizzata con i comuni metodi di saldatura perchè si tratta di unire materiali molto dissimili e chimicamente incompatibili tra loro.
La tecnologia utilizzabile è la “Saldobrasatura in Alto Vuoto” che in seguito chiameremo per brevità “Brasatura”.
La Brasatura in alto vuoto è una tecnologia molto complessa che richiede apparecchiature ad alta tecnologia, fasi di preparazione complesse e manodopera altamente qualificata.
La Brasatura in Alto Vuoto è una tecnologia nota che ha subito notevoli evoluzioni negli ultimi decenni, ma che è comunque caratterizzata dal contributo fondamentale delle conoscenze specifiche del progettista.
Il procedimento secondo la presente invenzione prevede sostanzialmente che le parti da unire per realizzare il collare, opportunamente lavorate e preparate, vengano assemblate in un’apposita attrezzatura, dopodichè si applica la lega di brasatura nella zona di giunzione, si mette il collare con detta attrezzatura nella camera di un forno in alto vuoto, si vuota la camera, si riscalda sino a temperatura di fusione della lega, la quale fondendo unisce le parti tra loro.
In questo modo la lega fusa, per effetto della capillarità, penetra nell’interfaccia dei materiali, e si lega chimicamente con entrambi e realizza la giunzione.
Va però ricordato che il metallo e la ceramica sono chimicamente incompatibili e pertanto, pur usando la tecnologia della brasatura in alto vuoto, la ceramica/allumina deve essere resa chimicamente compatibile con il metallo.
A questo scopo, secondo una caratteristica peculiare del trovato, la ceramica viene sottoposta ad un trattamento di metallizzazione nella zona di accoppiamento con il metallo.
Tra i trattamenti utilizzabili vengono elencati, ad esempio, i seguenti:
- Metallizzazione con Molibdeno/Manganese Ni con il processo di sinterizzazione;
- Metallizzazione con Tungsteno Ni con il processo di sinterizzazione;
- Metallizzazione con il metodo P.V.D. (Phisical Vapour Deposition) con il quale si possono depositare molti metalli o combinazioni di metalli purchè resistenti chimicamente ai Sali fusi (in particolare quelli di Sodio). A titolo esemplicativo e non esaustivo indichiamo la metallizzazione con Titanio+Nichel, o Tungsteno+Nichel, o Titanio+Palladio+Oro, ecc.
Giova osservare che con il processo P.V.D. è possibile depositare altri metalli e o combinazioni di metalli utilizzabili per la realizzazione dello stesso collare.
Per realizzare un collare con le caratteristiche richieste si devono definire i seguenti parametri:
- qualità, forma e profilo dell’isolante ( ceramica/allumina);
- tipo, caratteristiche e f o r m a d e l l a metallizzazione della ceramica/allumina;
- qualità, forma e spessore delle parti metalliche;
- tipo di lega brasante.
Nelle prove sperimentali sono stati sviluppati diversi tipi di collare in allumina/metallo con i rispettivi accoppiamenti tra le parti.
In una prima forma realizzativa, mostrata nelle figure 2A-2B, il collare che si descrive comprende sostanzialmente un anello 4 di ceramica/allumina dotato inferiormente di una sede anulare con bordo svasato e con una corona circolare superiore di battuta, mentre superiormente ha un cordone anulare con due superfici di battuta circonferenziali interna ed esterna.
Secondo il trovato, le superfici cilindriche di dette battute interna ed esterna sono atte ad essere ricoperte con aree metallizzate 5, tramite uno dei trattamenti di metallizzazione già descritti, per poter essere accoppiate mediante saldobrasatura a due anelli metallici 1 tubolari concentrici che sono posizionati a battuta in corrispondenza del suddetto cordone anulare.
Detti anelli metallici tubolari 1 vengono poi saldo-brasati in alto vuoto su dette aree metallizzate 5 per unirli all’anello ceramico 4 con la fusione della lega realizzando il collare completo.
Una seconda forma di realizzazione dell’invenzione, mostrata nelle figure 3A-3B, differisce dalla precedente per il fatto che superiormente è priva del detto cordone anulare ed è dotata semplicemente di una superficie piana a forma di corona circolare, la quale è atta ad essere metallizzata con due aree 5 concentriche: una adiacente alla circonferenza esterna ed una adiacente alla circonferenza interna. Dette aree metallizzate 5 sono atte ad essere saldo-brasate in alto vuoto a degli anelli metallici 1 (elettrodi) concentrici aventi sezione trasversale sostanzialmente ad “L”: l’anello 1 esterno ha una sezione tale che il lato orizzontale della “L” è rivolto verso l’esterno, mentre l’anello 1 interno ha una sezione tale che il lato orizzontale della “L” è rivolto verso l’interno.
Una terza forma di realizzazione, mostrata nelle figure 4A-4B, differisce dalla precedente per il fatto che sulla superficie superiore piana dell’anello ceramico 4, avente forma di corona circolare, sono previste due scanalature anulari concentriche aventi ciascuna una sezione trasversale ad “U” squadrata, la superficie interna delle quali è atta ad essere metallizzata in modo da poter accogliere due anelli metallici 1 (elettrodi) tubolari concentrici, sostanzialmente analoghi a quelli della prima forma di realizzazione.
Nelle figure 5A-5B, 6A-6B e 7A-7B sono mostrate delle varianti relative alla sezione diametrale delle part1 anulari inferiori in materiale ceramico mostrate rispettivamente nelle figure 2A, 3A e 4A, relativamente alla prima, seconda e terza forma di realizzazione del trovato. Dette varianti non influiscono sulle caratteristiche dei componenti e facilitano il loro montaggio nella cella di batteria.
In particolare, in dette varianti l’anello 4 di ceramica/allumina non è dotato inferiormente di una sede anulare “femmina”, ma al contrario è dotato di un elemento anulare “maschio” 4 avente una corona circolare superiore esterna di battuta.
Le figure 8A e 8B mostrano una ulteriore variante della seconda forma di realizzazione del trovato, mostrata in figg. 3A e 3B, in cui sono previsti dei compensatori 3 metallici (di dilatazione termica) che sono interposti tra le aree di metallizzazione 5 dell’anello inferiore ceramico 4 e gli elettrodi 1.
Come si vede, tra i compensatori 3 e gli elettrodi 1 e tra gli stessi compensatori e il materiale ceramico 4, viene collocata la lega di brasatura 2.
In questa ulteriore variante, per compensare il maggiore spessore dovuto agli anelli compensatori 3 e al doppio strato di lega di brasatura 2, sulla parte superiore del materiale ceramico 4 sono previsti due ribassamenti anulari.
E’ appena il caso di osservare che detti compensatori 3 possono essere applicati, in modo invariato, anche alla seconda forma di realizzazione mostrata nelle figure 3A e 3B.
Infine, una quarta forma realizzativa dell’invenzione, mostrata nelle figure 9A e 9B, prevede un anello ceramico inferiore 4 analogo a quello della variante della seconda forma realizzativa (mostrata nelle figg. 6A e 6B). La differenza consiste nel fatto che le aree di metallizzazione 5 a corona circolare sono disposte rispettivamente: una adiacente alla circonferenza interna superiore, ed una sulla superficie della battuta inferiore esterna. Dette aree metallizzate 5 sono atte ad essere saldo-brasate in alto vuoto a degli anelli metallici 1 (elettrodi) concentrici aventi sezione trasversale sostanzialmente ad “L”: l’anello 1 interno ha una sezione tale che il lato orizzontale della “L” è rivolto verso l’interno e l’anello 1 esterno ha una sezione tale che il lato orizzontale della “L” è sempre rivolto verso l’interno ma ha un’altezza tale da avere il bordo superiore alla stessa altezza di quello dell’anello interno.
Una variante di questa quarta forma di realizzazione, mostrata nelle figg. 10A e 10B, prevede i compensatori metallici 3 già descritti per le figure 8A e 8B, con la differenza che in questo caso però i compensatori 3 sono distinti: uno superiore per l’elettrodo 1 interno ed uno inferiore per l’elettrodo 1 esterno.
Tutte le forme realizzative fin qui descritte ed illustrate rispondono ai requisiti richiesti e consentono l’applicazione, indifferentemente, di uno dei trattamenti di metallizzazione indicati.
Ad esempio, la variante della seconda forma di realizzazione mostrata in Fig. 6A, è costituita da: - Collari (elettrodi) di Nichel 200 di adeguato profilo, lo spessore è importante ai fini del minimo stress residuo.
- Anello in Allumina con grado di purezza 97,6%.
- Metallizzazione dell’allumina con uno dei metodi descritti.
- Lega di brasatura.
Per rispondere ai requisiti sopra elencati sono state testate molteplici leghe di brasatura, in particolare si è accentrata l’attenzione su tipologie di leghe che, pur avendo compatibilità chimico fisica con entrambi i materiali da unire, avessero anche un’adeguata duttilità in modo da ridurre al minimo lo stress residuo del componente, una composizione chimica poco o nulla aggredibile dagli agenti chimici che costituiscono l’elemento di batteria, nonchè una buona resistenza alle alte temperature.
Tra le famiglie di metalli/leghe di brasatura individuate con le sperimentazioni indichiamo, ad esempio:
- Palladio/Rame/Argento;
- Nichel/Rame/Oro;
- Nichel/Oro;
- Oro puro.
Il processo di brasatura in alto vuoto prevede diverse delicate fasi di lavorazione, che si possono così sintetizzare:
- Lavorazione delle parti meccaniche, realizzate per stampaggio o per lavorazione di macchina; - Approvvigionamento (cioè acquisto su disegno da fornitore qualificato) dell’isolatore ceramico; - Metallizzazione delle aree dell’isolatore ceramico destinate alla saldobrasatura;
- Sgrassaggio e decapaggio chimico delle parti metalliche;
- Degasaggio sotto vuoto delle parti metalliche; - Preparazione della lega di brasatura in preforme di anelli, lamine o pasta;
- Montaggio dei componenti;
- Ciclo di brasatura in forno in alto vuoto a temperatura di fusione della lega di brasatura; - Collaudo da vuoto dei componenti;
- Collaudo non distruttivo a raggi x per controllo produzione.
Uno dei prototipi realizzati sperimentalmente secondo l’invenzione è un dispositivo (Collare) a tenuta ermetica realizzato per brasatura in alto vuoto, che realizza la tenuta ermetica della parte superiore di un elemento di batteria di nuova generazione, che lavora a 325°C, pressione interna di circa 2 Bar e in presenza di sostanze corrosive (sale f u s o d i S o d io t e t r a c l o r u r o a l l u m in a t o ) , caratterizzato dal fatto che comprende un isolatore in Allumina di adeguato profilo, metallizzato con Mo/Mn+Ni il cui grado di purezza e composizione chimica deve garantire la resistenza a corrosione, elementi metallici (collari) di Nichel 200 di adeguato profilo e spessore, come mostrato in Fig. 6A.
Elenco dei riferimenti citati nei disegni:
1) Elettrodi di metallo
2) Metallo o Lega di brasatura
3) Compensatori
4) Ceramica
5) Metallizzazione
6) Saldatura
7) Mantello di chiusura su elettrodo esterno
8) Saldobrasatura
9) Chiusura elettrodo interno
Claims (19)
- RIVENDICAZIONI 1. Collare ermetico con isolamento elettrico tra gli elettrodi per la chiusura di un elemento di batteria a sali fusi, come ad esempio quelle a sali fusi di sodio o di altri metalli alcalini, c a r a t t e r i z z a t o d a l f a t t o d i comprendere sostanzialmente un anello di materiale ceramico o Allumina o altro materiale simile (4) al quale sono fissati degli elettrodi anulari metallici (1) tramite tecniche di saldo-brasatura in alto vuoto delle parti ceramiche con quelle metalliche; le zone dell’anello di ceramica o allumina (4) destinate alla saldobrasatura essendo dotate di aree di metallizzazione (5) opportunamente predisposte a tale scopo.
- 2. Co ll are se co ndo l a r ive nd ica zio ne precedente, caratterizzato dal fatto che dette aree di metallizzazione (5) sono realizzate con un trattamento di metallizzazione scelto tra i seguenti: - Metallizzazione con Molibdeno/Manganese Ni con processo di sinterizzazione; - Metallizzazione con Tungsteno con processo di sinterizzazione; - Metallizzazione con Titanio+Nichel, o Tungsteno+Nichel, o Tungsteno, o Titanio+Palladio+Oro, con processo di P.V.D. (Physical Vapour Deposition).
- 3. Collare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che viene assemblato per la saldo-brasatura in alto vuoto interponendo, tra gli anelli metallici (B) e le aree metallizzate, un metallo o lega di brasatura (2) sotto forma di filo, lamina, o pasta scelta in una delle seguenti famiglie: - Palladio/Rame/Argento; - Nichel/Rame/Oro - Nichel/Oro; - Oro puro.
- 4. Collare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende sostanzialmente un anello (4) di materiale ceramico dotato inferiormente di una sede anulare con bordo svasato e con una corona circolare superiore di battuta, mentre superiormente ha un cordone anulare con due superfici di battuta circonferenziali interna ed esterna.
- 5. Co ll are se co ndo l a r ive nd ica zio ne precedente, caratterizzato dal fatto che le superfici cilindriche di dette battute interna ed esterna sono atte ad essere ricoperte con aree metallizzate (5) tramite un trattamento di metallizzazione in alto vuoto di tipo noto, per poter essere accoppiate mediante saldobrasatura a due elettrodi anulari metallici (1) tubolari concentrici che sono posizionati a battuta in corrispondenza del suddetto cordone anulare.
- 6. Collare secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che superiormente è privo del detto cordone anulare ed è dotato di una superficie piana a forma di corona circolare, la quale è atta ad essere metallizzata in due aree (5) concentriche: una adiacente alla circonferenza esterna ed una adiacente alla circonferenza interna della corona circolare.
- 7. Co ll are se co ndo l a r ive nd ica zio ne precedente, caratterizzato dal fatto che dette aree metallizzate (5) sono atte ad essere saldo-brasate in alto vuoto a degli elettrodi anulari metallici (1) concentrici aventi sezione trasversale sostanzialmente ad “L”, dove l’anello (1) esterno ha una sezione tale che il lato orizzontale della “L” è rivolto verso l’esterno, mentre l’anello (1) interno ha una sezione tale che il lato orizzontale della “L” è rivolto verso l’interno.
- 8. Collare secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che sulla sua superficie superiore piana a forma di corona circolare, sono previste due scanalature anulari concentriche aventi ciascuna una sezione trasversale ad “U” squadrata, la superficie interna delle quali è atta ad essere metallizzata in modo da poter accogliere due anelli metallici (B) tubolari concentrici.
- 9. Collare secondo la rivendicazione 4 o 6 o 8, caratterizzato dal fatto che l’anello (4) di materiale ceramico non è dotato inferiormente di una sede anulare “femmina”, ma al contrario è dotato inferiormente di un elemento anulare “maschio” avente una corona circolare esterna di battuta.
- 10. Collare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto anello (4) è in Allumina con grado di purezza compreso tra il 96% e 99,5%, e preferibilmente pari a circa 97,6%.
- 11. Collare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti anelli metallici (1) sono di Nichel 200 o sue leghe.
- 12. Collare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta batteria a sali fusi è atta a lavorare ad una temperatura di circa 325°C con pressione interna di circa 2 Bar e che detto sale fuso è sale fuso di sodio tetra cloro alluminato.
- 13. Collare secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che prevede dei compensatori (3) metallici di dilatazione termica che sono interposti tra le aree di metallizzazione (5) dell’anello inferiore ceramico (4) e gli elettrodi (1).
- 14. Co ll are se co ndo l a r ive nd ica zio ne precedente, caratterizzato dal fatto che la lega di brasatura (2) viene collocata tra i compensatori (3) e gli elettrodi (1) e tra gli stessi compensatori e il materiale ceramico (4); per compensare il maggiore spessore dovuto agli anelli compensatori (3) e al doppio strato di lega di brasatura (2), sulla parte superiore del materiale ceramico (4) essendo previsti due ribassamenti anulari.
- 15. Collare secondo le rivendicazioni 6 e 9, caratterizzato dal fatto che dette aree di metallizzazione (5) a corona circolare sono disposte rispettivamente: una adiacente alla circonferenza interna superiore, ed una sulla superficie della battuta inferiore esterna.
- 16. Collare secondo l a rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che dette aree metallizzate (5) sono atte ad essere saldo-brasate in alto vuoto a due anelli metallici (1) concentrici aventi sezione trasversale sostanzialmente ad “L” in cui: l’anello (1) interno ha una sezione tale che il lato orizzontale della “L” è rivolto verso l’interno e l’anello (1) esterno ha una sezione tale che il lato orizzontale della “L” è sempre rivolto verso l’interno ma ha un’altezza tale da avere il bordo superiore alla stessa altezza di quello dell’anello interno.
- 17. Co ll are se co ndo l a r ive nd ica zio ne precedente, caratterizzato dal fatto che prevede dei compensatori metallici 3 che sono interposti tra le aree di metallizzazione (5) dell’anello inferiore ceramico (4) e gli elettrodi (1); detti compensatori (3) essendo distinti: uno superiore per l’elettrodo (1) interno ed uno inferiore per l’elettrodo (1) esterno.
- 18. Processo per la produzione di un collare ermetico con isolamento tra gli elettrodi per la chiusura di un elemento di batteria a sali fusi come una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: - Lavorazione delle parti meccaniche da unire tra loro, realizzate per stampaggio o per lavorazione di macchina; - Approvvigionamento dell’isolatore ceramico (4); - Metallizzazione di apposite aree (5) dell’isolatore ceramico destinate ad essere brasate sotto vuoto con le parti metalliche; - Sgrassaggio e decapaggio chimico delle parti metalliche (5); - Degasaggio sotto vuoto delle parti metalliche (5); - Preparazione della lega di brasatura (2) in preforme di anelli, lamine o pasta; - Montaggio/assemblaggio dei componenti interponendo detta lega di brasatura (2); - Esecuzione del ciclo di brasatura in forno in alto vuoto a temperatura di fusione della lega di brasatura.
- 19. Processo s e c o n d o l a r i v e n d i c a z i o n e precedente, caratterizzato dal fatto che dette aree di metallizzazione (1) sono realizzate con un trattamento di metallizzazione scelto tra i seguenti: - Metallizzazione con Molibdeno/Manganese Ni con processo di sinterizzazione; - Metallizzazione con Tungsteno con processo di sinterizzazione; - Metallizzazione con Titanio+Nichel, o Tungsteno+Nichel, o Tungsteno, o Titanio+Palladio+Oro, con processo di P.V.D. (Physical Vapour Deposition)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000593A ITRM20090593A1 (it) | 2009-11-16 | 2009-11-16 | "collare ermetico ed isolante per elemento di batteria a sali fusi di sodio o di altri metalli alcalini, e metodo per la sua realizzazione" |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000593A ITRM20090593A1 (it) | 2009-11-16 | 2009-11-16 | "collare ermetico ed isolante per elemento di batteria a sali fusi di sodio o di altri metalli alcalini, e metodo per la sua realizzazione" |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITRM20090593A1 true ITRM20090593A1 (it) | 2011-05-17 |
Family
ID=41824489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT000593A ITRM20090593A1 (it) | 2009-11-16 | 2009-11-16 | "collare ermetico ed isolante per elemento di batteria a sali fusi di sodio o di altri metalli alcalini, e metodo per la sua realizzazione" |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITRM20090593A1 (it) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1548384A (en) * | 1976-07-08 | 1979-07-11 | Chloride Silent Power Ltd | Alkali metal-sulphur cells |
| US4332868A (en) * | 1978-09-01 | 1982-06-01 | The Dow Chemical Company | High temperature battery cell comprising stress-free hollow fiber bundle |
| WO1999066570A1 (en) * | 1998-06-15 | 1999-12-23 | Bi-Patent Holding S.A. | High temperature electrochemical cell including a seal |
-
2009
- 2009-11-16 IT IT000593A patent/ITRM20090593A1/it unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1548384A (en) * | 1976-07-08 | 1979-07-11 | Chloride Silent Power Ltd | Alkali metal-sulphur cells |
| US4332868A (en) * | 1978-09-01 | 1982-06-01 | The Dow Chemical Company | High temperature battery cell comprising stress-free hollow fiber bundle |
| WO1999066570A1 (en) * | 1998-06-15 | 1999-12-23 | Bi-Patent Holding S.A. | High temperature electrochemical cell including a seal |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6716554B2 (en) | Battery case, cover, and feedthrough | |
| CN103380096B (zh) | 贯通连接元件 | |
| JP7009499B2 (ja) | 導体の貫通のための基体、およびそのような基体を備えるハウジングの、特に電池ハウジングのハウジング部材 | |
| KR20110126654A (ko) | 스파크 플러그 및 그의 제조방법 | |
| JP5591627B2 (ja) | セラミックス部材及びその製造方法 | |
| JP5406261B2 (ja) | スパークプラグとその製造方法 | |
| EP1416599B1 (en) | Spark plug and method for manufacturing the same | |
| JP5632563B2 (ja) | 気密封止用蓋材および電子部品収納用パッケージ | |
| KR20120039500A (ko) | 스파크 플러그 | |
| JP5173036B2 (ja) | 内燃機関用スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法 | |
| JPWO2016068242A1 (ja) | セラミックヒータ及びその製造方法 | |
| US9735401B2 (en) | Sealed sodium-based thermal batteries and methods of sealing same | |
| JP4759090B1 (ja) | スパークプラグ | |
| ITRM20090593A1 (it) | "collare ermetico ed isolante per elemento di batteria a sali fusi di sodio o di altri metalli alcalini, e metodo per la sua realizzazione" | |
| JPH0766798B2 (ja) | 蓄電池端子部の気密形成法 | |
| US6635841B2 (en) | Metal-ceramic composite and vacuum switch unit using the same | |
| JPH1163853A (ja) | 加熱炉管および加熱炉管の製造方法 | |
| CN116441657A (zh) | 超薄钣金件与机加件组合钎焊间隙控制方法 | |
| CN118215827A (zh) | 热电偶构造 | |
| US9105896B2 (en) | Metal rings for active brazing in sodium-based thermal batteries | |
| JPH0260051A (ja) | 蓄電池端子部の気密形成法 | |
| JP5118758B2 (ja) | スパークプラグ | |
| US9028997B2 (en) | Ceramic collars for active brazing in sodium-based thermal batteries | |
| JP2015153724A (ja) | スパークプラグの製造方法 | |
| ITRM20090599A1 (it) | "giunzione vetro-metallo per saldobrasatura sotto vuoto di un componente per tubi ricevitori per impianti di tipo solare termodinamico, e metodo per la sua realizzazione" |