JPH053049A - ナトリウム−硫黄電池の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】陰極管４と陽極管５とはアルミナリング３を介
在して接合する。このアルミナリング３と陰極管４，陰
極管５夫々との接合は純Ａｌ１の芯材の両面にブレージ
ング材２を表皮層として設けたＡｌインサートを用い
る。このＡｌインサート接合部の内，外周に少なくとも
外周のＡｌインサートを半円から半楕円状にくぼみ９を
形成することを特徴とする。 【効果】くぼみ９の部位によりＡｌインサート層の厚さ
が連続的に変化するため、応力集中は発生しにくくな
り、残留熱応力は平準化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はナトリウム−硫黄電池の
製法に係り、特に接合時に発生する残留熱応力を軽減し
て高強度及び高信頼性を得るのに好適なナトリウム−硫
黄電池の製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のナトリウム−硫黄電池の製法は特
開昭62−72577 号公報に記載のように、陰，陽極管とア
ルミナリングとをＡｌインサート材で接合するに当っ
て、接合強度の面からＡｌインサート材厚さを２mmかそ
れ以上とするとなっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術はアルミ
ナの様な脆性でかつ強度のバラツキが大きい部材に作用
する接合部端面で生じる残留応力の集中について配慮さ
れておらず、強度及び信頼性の面で問題があった。

【０００４】本発明の目的はＡｌインサート材とセラミ
ックス材との接合部界面に生じる応力集中を軽減し、内
圧あるいは引張り荷重に対して高強度で、信頼性にすぐ
れたナトリウム−硫黄電池を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に接合体中Ａｌインサートの内，外周面をくぼませるこ
とにより接合端部に発生する応力集中を軽減したもので
ある。

【０００６】

【作用】接合部内，外周のＡｌインサートに半円あるい
は半楕円のくぼみを設けることにより、接合端近傍のＡ
ｌインサート厚さが連続的に変化する。これによって接
合端部に発生する残留熱応力の応力集中がなくなり平滑
化されるようになるので高強度で信頼性の高いナトリウ
ム−硫黄電池が得られる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図により説明する。

【０００８】実施例（１） 図４はナトリウム−硫黄電池の断面図である。固体電解
質袋管６を陽極管５が囲み、上方に陰極管４が配置され
ている。固体電解質管６の開放端は電気絶縁用アルミナ
リング３内周面とガラス半田により接合されている。ア
ルミナリング３の前記接合面とは別の上下面にアルミナ
リング３を挟む如くに陰極管４と陰極管５が接合されて
いる。

【０００９】陰極管４と陰極管５との接合について、図
１に示す模擬短尺試験片によって説明する。

【００１０】陰極管４，陽極管５は軟鋼管を使用し、耐
食性の面からクロマイジング処理により表面にＣｒ層を
形成したもので、両管の間にアルミナリング３を挟む。

【００１１】アルミナリング３と前記陰極管４及び陽極
管５の間には、さらにＡｌ合金を芯材としＡｌ−１０％
Ｓｉ−２％Ｍｇ合金を両表皮材とする厚さ０.１６mm の
クラッド状ブレージング材２を挿入し、かつこのブレー
ジング材の間に厚さ±３mmの純Ａｌ材１を挿入してＡｌ
インサート材を形成している。

【００１２】ここで図１中陽極管５に挿入した純Ａｌ材
１は従来の接合法である単純なリング形状で、陰極側４
に挿入した純Ａｌ材１は接合後のＡｌインサート厚さを
直径とする半円形のくぼみが得られる様、純Ａｌ１の内
径及び外径に予めくぼみ９を設けたものを挿入した。

【００１３】この試験片を１０~³Ｐａの真空雰囲気中、
接合温度８７３Ｋ，接合圧力５MPaで加熱，加圧保持し
た接合した。

【００１４】得られた試験片のアルミナリング３、の外
周にひずみゲージを貼り、Ａｌインサートを完全に切断
除去してアルミナリング２に作用している接合時の軸方
向残留熱応力を測定した結果を図２に示す。

【００１５】従来のＡｌインサートにくぼみを設けてい
ない場合は接合界面近傍で１００ＭＰａの高い残留応力
が発生し、この部分に応力が集中している。

【００１６】これに対して本発明であるＡｌインサート
材に半円形状のくぼみを設けたものは接合界面近傍の残
留応力は３０ＭＰａ程度と従来法の３分の１に低下す
る。

【００１７】また、図１に示した試験片の陰極管４陽極
管５の反接合面に溶接により軟鋼のふたをし内圧破壊試
験を行なった結果、陰極側陽極側とも従来のＡｌインサ
ート材で接合したものは内圧が２.４ＭＰａ で破断し、
破断位置は接合界面アルミナリング部であった。

【００１８】これに対しＡｌインサート材に半円形状の
くぼみを設けたものの破壊内圧は５.３ＭＰａ で従来法
の約２倍で、しかも破断位置は陰，陽極管とＡｌインサ
ート材との界面であった。

【００１９】実施例（２） 図３に図１に示した接合構成図中接合部を拡大した他の
実施例を示す。

【００２０】陰極管４およびアルミナリング３の外周接
合面側に面取り部を設けており、Ａｌインサート材の構
成は実施例（１）と同じであるが純Ａｌ１は外径を小さ
くしかつくぼみを設けていない。

【００２１】これに代って、接合面側面取り位置が楕円
短手の頂点となる接合体内径側が凸となる半楕円分割治
具７を挿入し、この外側に分割治具押え用リング８を配
置し、実施例（１）と同じで加圧力を１０ＭＰａと高く
した条件で接合した。このとき、純Ａｌ１は塑性変形し
半楕円分割治具の外周にならって変形し、接合後Ａｌイ
ンサートの外周には半楕円形状のくぼみが形成される。

【００２２】この接合体を実施例（１）と同様の方法で
アルミナリングの面取り部の残留応力を測定した。また
比較のため、半楕円治具７を設置せず、純Ａｌ１の外径
を陰極管４アルミナリング３の外径と同一で接合し、ア
ルミナリング面取り部に塑性流動したＡｌインサート材
を局部的に除去してこの面取り部の残留応力も測定し
た。

【００２３】この結果、従来法では面取り部の残留応力
は接合界面により近いために１５０ＭＰａとなり極めて
大きい応力集中が発生した。これに対して実施例（２）
の接合品での残留応力は実施例（１）と同様３０ＭＰａ
で従来接合法の５分の１に低下し、応力集中はほとんど
認められない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、ナトリウム−硫黄
電池の陰，陽極管とアルミナリングとをＡｌインサート
材で接合するに当って、Ａｌインサート材の内，外周面
に半円形状より大きく半楕円形状までのくぼみを設けＡ
ｌインサートの厚さを連続的に変化させることにより接
合端部に発生する残留応力の集中を軽減できるので、高
強度で信頼性に富んだナトリウム−硫黄電池が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の接合品の縦断面図である。

【図２】図１の接合品のアルミナリング外周部の残留応
力分布を示す特性図である。

【図３】本発明の他の実施例の接合品の拡大縦断面図で
ある。

【図４】ナトリウム−硫黄電池全体の縦断面図である。

【符号の説明】

１…純Ａｌ、２…ブレージング材、３…アルミナリン
グ、４…陰極管、５…陽極管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅原 均 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】ナトリウムイオン伝導性固体電解質管の開
   放端に半田接合された電気絶縁性セラミックスリングの
   他の面に金属製陰，陽極管を配置し、このセラミックス
   リングと陰，陽極管との間に両接合面にＡｌ−Ｓｉ系合
   金、その間にＡｌあるいはＡｌ合金の３層からなるＡｌ
   インサート材を介して加熱加圧して接合するナトリウム
   −硫黄電池の製法において、接合部Ａｌインサートの外
   周あるいは内周と外周の両方いずれかをＡｌインサート
   厚さを直径とする半円形状より大きく、直径の１.５ 倍
   を長軸とする半楕円形状より小さい範囲にくぼませるこ
   とを特徴とするナトリウム−硫黄電池の製法。