JPH1025531A - ナトリウム−硫黄電池のCo基合金製正極容器材 - Google Patents

ナトリウム−硫黄電池のCo基合金製正極容器材

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JPH1025531A
JPH1025531A JP8184452A JP18445296A JPH1025531A JP H1025531 A JPH1025531 A JP H1025531A JP 8184452 A JP8184452 A JP 8184452A JP 18445296 A JP18445296 A JP 18445296A JP H1025531 A JPH1025531 A JP H1025531A
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JP
Japan
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positive electrode
electrode container
content
sodium
corrosion resistance
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Application number
JP8184452A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Kikuchi
弘明 菊池
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高強度およびすぐれた耐Na・S腐食性を有
するNa−S電池のCo基合金製正極容器材を提供す
る。 【解決手段】 Na−S電池の正極容器材を、重量%
で、Cr:15〜30%、Ni:5〜30%、W:10
〜20%、Fe:0.1〜5%、Mn:0.2〜2%、
C:0.01〜0.3%を含有し、さらに必要に応じて
La:0.01〜0.2%を含有し、残りがCo(但し
35%以上含有)と不可避不純物からなる組成を有する
Co基合金で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、高強度を有し、
かつ溶融多硫化ナトリウムおよび溶融硫黄(S)に対す
る耐食性(以下、耐Na・S腐食性と云う)にすぐれ、
したがってナトリウム(Na)−硫黄(S)電池の大容
量化および軽量化に寄与するCo基合金製正極容器材に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、一般に、Na−S電池が、電気自
動車や電力貯蔵などに用いられ、さらに図1にその1例
を概略縦断面図で示す通り、一端が閉じたβ−アルミナ
製固体電解質管(1)の開口端にα−アルミナ製絶縁リ
ング(2)をガラスで封着し、この絶縁リング(2)に
正極容器(3)と負極棒(4)を、前記固体電解質管内
にはNa(5)を、またこれと前記正極容器との空隙に
はS(6)を充填した状態で、それぞれ封着した構造を
もつことが知られている。また、上記の構造を有するN
a−S電池においては、一般に動作温度が350℃であ
り、放電時には溶融NaがNaイオンになり固体電解質
管1の中を正極容器3側に移動して、溶融Sと反応して
多硫化ナトリウムを生成し、一方充電はこの逆反応とな
るものである。したがって、Na−S電池の正極容器
は、腐食性の強い多硫化ナトリウムおよび溶融Sにさら
される苛酷な腐食環境下におかれるため、耐Na・S腐
食性の良好な、例えば特開平7−85886号公報に記
載されるようなFe−Cr系合金、すなわち、重量%で
(以下、%はいずれも重量%を示す)、 Cr:25〜40%、 Mo:1〜3.5%、 Al:0.5〜3.5%、 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成を有
するFe−Cr系合金などが用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の無公害エ
ネルギーの益々の必要性から、Na−S電池が注目さ
れ、かつこれの大容量化および軽量化が強く求められて
いるが、これらの要求を満足させる手段の1つとして正
極容器の薄肉化がある。しかしながら、上記の従来正極
容器を構成するFe−Cr系合金はじめ、その他の材料
は充分な強度と耐Na・S腐食性を具備するものでない
ために、これを薄肉化することは実用上困難であるのが
現状である。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、より一段と高い強度を有し、か
つ耐Na・S腐食性にもすぐれたNa−S電池の正極容
器を開発すべく研究を行った結果、 Na−S電池の正
極容器を、 Cr:15〜30%、 Ni:5〜30%、 W:10〜20%、 Fe:0.1〜5%、 Mn:0.2〜2%、 C:0.01〜0.3%、 を含有し、さらに必要に応じて、 La:0.01〜0.2%、 を含有し、残りがCo(但し35%以上含有)と不可避
不純物からなる組成を有するCo基合金で構成すると、
この結果のCo基合金製正極容器材は、高強度とすぐれ
た耐Na・S腐食性をもつことから、これを薄肉化して
もNa−S電池への実用に際して充分満足な性能を長期
に亘って発揮するという研究結果を得たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、 Cr:15〜30%、 Ni:5〜30%、 W:10〜20%、 Fe:0.1〜5%、 Mn:0.2〜2%、 C:0.01〜0.3%、 を含有し、さらに必要に応じて、 La:0.01〜0.2%、 を含有し、残りがCo(但し35%以上含有)と不可避
不純物からなる組成を有するCo基合金で構成してな
る、高強度およびすぐれた耐Na・S腐食性を有するN
a−S電池のCo基合金製正極容器材に特徴を有するも
のである。
【0006】つぎに、この発明の正極容器材を構成する
Co基合金の組成を上記の通りに限定した理由を説明す
る。 (a)Cr Cr成分には、素地に固溶して耐Na・S腐食性を向上
させると共に、素地に微細に分散する炭化物を形成して
強度を向上させる作用があるが、その含有量が15%未
満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一方その
含有量が30%を越えると、圧延加工性および溶接性が
低下(いずれの場合も割れが発生するようになる)する
ようになることから、その含有量を15〜30%、望ま
しくは20〜24%と定めた。
【0007】(b)Ni Ni成分には、素地に固溶して強度を向上させる作用が
あるが、その含有量が5%未満では所望の強度向上効果
が得られず、一方その含有量が30%を超えると、耐N
a・S腐食性が低下するようになることから、その含有
量を5〜30%、望ましくは20〜25%と定めた
【0008】(c)W W成分には、素地に固溶し、かつ素地中に微細に分散す
る炭化物を形成して強度を向上させる作用があるが、そ
の含有量が10%未満では前記作用に所望の向上効果が
得られず、一方その含有量が20%を越えると、圧延加
工性が低下するようになることから、その含有量を10
〜20%、望ましくは13〜16%と定めた。
【0009】(d)Fe Fe成分には、素地に固溶して圧延加工性を向上させる
作用があるが、その含有量が0.1%未満では前記作用
に所望の向上効果が得られず、一方その含有量が5%を
越えると耐Na・S腐食性が低下するようになることか
ら、その含有量を0.1〜5%、望ましくは0.1〜3
%と定めた。
【0010】(e)Mn Mn成分には、素地に固溶して、耐Na・S腐食性を向
上させる作用があるが、その含有量が0.2%未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が2
%を越えると、素地にフェライト相が出現するようにな
って耐Na・S腐食性に低下傾向が現れるようになるこ
とから、その含有量を0.2〜2%、望ましくは0.2
〜1.3%と定めた。
【0011】(f)C C成分には、素地に固溶して、これを固溶強化するほ
か、CrおよびWと結合して炭化物を形成し、もって強
度を向上させる作用があるが、その含有量が0.01%
未満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一方そ
の含有量が0.3%を越えると、圧延加工性が低下する
ようになることから、その含有量を0.01〜0.3
%、望ましくは0.05〜0.15%と定めた。
【0012】(g)La La成分には、耐Na・S腐食性を一段と向上させる作
用があるので、必要に応じて含有されるが、その含有量
が0.01%未満では所望の向上効果が得られず、一方
その含有量が0.2%を越えると酸化物が生成するよう
になって強度が低下するようになるないことから、その
含有量を0.01〜0.2%、望ましくは0.03〜
0.12%と定めた。
【0013】(h)Co Co成分は、すぐれた耐Na・S腐食性を確保するのに
不可欠の成分であり、したがってその含有量が35%未
満では所望の耐Na・S腐食性が得られないことから、
その含有量を35%以上と定めた。
【0014】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の正極容器材を
実施例により具体的に説明する。原料として金属Co、
テルミットクロム、金属W、Fe−Ni合金、炭素粉
末、電解Ni、Ni−La合金、および金属Mnを用
い、これら原料を所定の割合に配合し、これを高周波誘
導溶解炉にて脱酸剤としてSiおよびAlを用いて溶解
して、それぞれ表1、2に示される成分組成をもった溶
湯を調製し、この溶湯をさらに同じく脱酸剤としてNi
−Mg合金を用いて脱酸した状態で出湯して、外径:5
00mmのインゴットに鋳造し(この結果インゴットは
通常0.1〜0.6%のSi、0.1〜0.4%のA
l、および0.01〜0.06%のMgを含有するよう
になる)、前記インゴットを1180℃に10時間保持
の条件で均質化処理した後、1100〜1200℃の温
度で熱間圧延して厚さ:3mmの熱延板とし、さらにこ
の熱延板に冷間圧延を施して厚さ:0.5mmの冷延板
とすることにより本発明正極容器材1〜17および従来
正極容器材を製造した。
【0015】ついで、この結果得られた各種の正極容器
材より、強度を評価する目的で、平行部長さ:120m
m×幅:20mm×厚さ:0.5mmの寸法をもった引
張試験片を切り出し、さらにこれらの耐Na・S腐食性
を評価する目的で、造管機とTIG溶接機を用いて、外
径:65mm×長さ:400mmの寸法をもった管体を
形成し、これに1180℃に30分間保持後水冷の条件
で固溶化熱処理を施すことによりNa−S電池の正極容
器を形成した。引張試験は、350℃で行って引張強さ
を測定し、また上記正極容器については、Na−S電池
に組み込んで、運転温度:350℃、充電電流密度:2
30mA/cm2、放電電流密度:300mA/cm
2 、連続充放電回数:150サイクルの加速条件で実機
試験を行い、正極容器内面における最大浸食深さを測定
した。 これらの測定結果を表1、2に示した。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】
【発明の効果】表1、2に示される結果から、本発明正
極容器材1〜17は、いずれも従来正極容器材に比して
高強度を有すると共に、一段とすぐれた耐Na・S腐食
性を示すことが明らかである。上述のように、この発明
のCo基合金製正極容器材は、高強度とすぐれた耐Na
・S腐食性を具備しているので、これを薄肉化した状態
で実用に供することが可能であることから、Na−S電
池の大容量化および軽量化に寄与かることができるなど
工業上有用な特性を有するのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】Na−S電池の構造を例示する概略縦断面図で
ある。
【符号の説明】
1 固体電解質管 2 絶縁リング 3 正極容器 4 負極棒 5 Na 6 S

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 Cr:15〜30%、 Ni:5〜30%、 W:10〜20%、 Fe:0.1〜5%、 Mn:0.2〜2%、 C:0.01〜0.3%、 を含有し、残りがCo(但し35%以上含有)と不可避
    不純物からなる組成を有するCo基合金で構成したこと
    を特徴とするナトリウム−硫黄電池のCo基合金製正極
    容器材。
  2. 【請求項2】 重量%で、 Cr:15〜30%、 Ni:5〜30%、 W:10〜20%、 Fe:0.1〜5%、 Mn:0.2〜2%、 C:0.01〜0.3%、 を含有し、さらに、 La:0.01〜0.2%、 を含有し、残りがCo(但し35%以上含有)と不可避
    不純物からなる組成を有するCo基合金で構成したこと
    を特徴とするナトリウム−硫黄電池のCo基合金製正極
    容器材。
JP8184452A 1996-07-15 1996-07-15 ナトリウム−硫黄電池のCo基合金製正極容器材 Pending JPH1025531A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000251898A (ja) * 1999-02-25 2000-09-14 Wilson Greatbatch Ltd 非水性電気化学電池における正電極集電体としてのコバルトベースの合金
CN110983113A (zh) * 2019-12-31 2020-04-10 江苏新华合金有限公司 一种钴基高温合金丝材及其制备方法
US20210106729A1 (en) * 2019-10-14 2021-04-15 Abbott Cardiovascular Systems, Inc. Methods for manufacturing radiopaque intraluminal stents comprising cobalt-based alloys with supersaturated tungsten content
US12150872B2 (en) 2010-11-17 2024-11-26 Abbott Cardiovascular Systems, Inc. Radiopaque intraluminal stents

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Effective date: 20020305