(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー貯蔵装置（１００）であって、前記エネルギー貯蔵装置（１００）が、
第１の電極と、
第２の電極と、
前記エネルギー貯蔵装置のためのシールリング（１２４）であって、溶接可能な第１の部分（１６２）と溶接可能な第２の部分（１６４）とそれらの間に配置されてそれらを電池的に分離することができる電気絶縁性の第３の部分（１６０）とを有するシールリング（１２４）と
を備えており、前記溶接可能な第１の部分（１６２）が前記第１の電極と直接接触し、前記溶接可能な第２の部分（１６４）が前記第２の電極と直接接触しており、
前記溶接可能な第１の部分（１６２）及び溶接可能な第２の部分（１６４）の少なくとも一方がサーメットを含んでおり、
前記溶接可能な第１の部分（１６２）が前記エネルギー貯蔵装置（１００）のハウジング（１０２）の内表面（１０６）に溶接され、前記溶接可能な第２の部分（１６４）が前記エネルギー貯蔵装置（１００）のキャップ（１２０）に溶接される、
エネルギー貯蔵装置。
【請求項２】
前記サーメットが、アルミナ、シリカ、イットリア及びイッテルビアからなる群から選択されるセラミック材料を含む、請求項１記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項３】
前記サーメットが、１種以上の耐火金属を含む、請求項１又は請求項２記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項４】
前記耐火金属が、モリブデン、レニウム、タンタル又はタングステンの１種以上を含む、請求項３記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項５】
前記サーメット材料内における前記耐火金属の量が５体積％〜５０体積％の範囲内にある、請求項３又は請求項４記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項６】
前記サーメット材料内における前記耐火金属の量が５１体積％〜１００体積％の範囲内にある、請求項３又は請求項４記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項７】
前記電気絶縁性の第３の部分（１６０）が、１ＭＨｚで９以上の絶縁耐力を有するアルミナを含む、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項８】
前記エネルギー貯蔵装置が、前記ハウジング（１０２）の内部に配置されてアノードコンパートメント（１３２）とカソードコンパートメント（１３４）とを形成するβ″アルミナセパレータ（１３０）をさらに備えており、
前記シールリングが、前記β″アルミナセパレータの熱膨張率との差が１０％の範囲内である熱膨張率を有するアルミナ系材料からなる第４の部分（１７０）をさらに含んでいる、請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項９】
前記シールリングの第４の部分（１７０）が、前記β″アルミナセパレータ（１３０）に固定される、請求項８記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項１０】
前記溶接可能な第１の部分（１６２）と前記ハウジング（１０２）の間のハウジング溶接構造体（１５４）と、前記溶接可能な第２の部分（１６４）と前記キャップ（１２０）の間のキャップ溶接構造体（１５６）とをさらに含む、請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項１１】
前記第１の電極がアノードであり、第２の電極がカソードであり、それらの間にセパレータ（１３０）が配設されている、請求項１記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項１２】
前記カソードがカソードコンパートメント（１３４）内にカソード物質を含んでおり、前記アノードがアノードコンパートメント（１３２）内にアノード物質を含んでおり、前記セパレータ（１３０）が、イオン伝導性で電気絶縁性のセパレータである、請求項１１記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項１３】
前記シールリング（１２４）が密閉溶接構造体を形成する、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項記載のエネルギー貯蔵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー貯蔵装置のためのシール材料及びシールリングに関する実施形態を含む。本発明は、電気化学セルをシールする方法に関する実施形態を含む。
【背景技術】
【０００２】
負極用にナトリウムを使用した高温再充電可能バッテリにおける開発作業が、行なわれてきた。液体ナトリウム負極は、ナトリウムイオン伝導性固体電解質によって、正極から分離される。好適な材料には、ベータ（β）アルミナセパレータ電解質（ＢＡＳＥ）として知られているβアルミナ及びβ″アルミナが含まれる。幾つかの電気化学セルは、金属ケーシングを有する。金属ケーシングは、バッテリの内部部品に対してシールを与えることができる。セルのセラミック部品は、シールガラスにより接合することができる。シールガラスは、その使用に関連する望ましくない特性を有する可能性がある。金属部品は、溶接又は熱圧着によって結合することができる。高温セル内における異種材料で形成された結合部品は、熱膨張率の不一致によって引き起こされる熱応力に基因して割れを生じる可能性がある。セラミック部品及び金属部品の熱膨張率は、非常に異なったものとなる可能性がある。結合材は、その寿命に限界がある可能性があり、結合損傷により、セル損傷が生じる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０５５６４０２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在入手可能なシール材料とは異なるエネルギー貯蔵装置のためのシール材料を得ることは望ましい。現在入手可能なシール構造とは異なるシール構造を得ることは望ましい。現在入手可能な方法とは異なるエネルギー貯蔵装置をシールする方法を得ることは望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態では、物品を提供し、本物品は、エネルギー貯蔵装置のためのシールリングを含む。シールリングは、溶接可能な第１の部分及び溶接可能な第２の部分を含む。溶接可能な第１の部分及び溶接可能な第２の部分は、電気絶縁性の第３の部分によって互いに電気的に分離可能である。
【０００６】
本発明の実施形態では、物品を提供し、本物品は、エネルギー貯蔵装置用のシールリングを含む。シールリングは、第１の部分及び第２の部分を含む。第１の部分及び第２の部分の各々は、シールリングの溶接を可能にするのに十分な量の金属を有するアルミナ系サーメットを含む。第３の領域が、第１の部分及び第２の部分間に介在しかつ電気絶縁性であって、該第３の領域が第１の部分を第２の部分から電気的に分離する。
【０００７】
本発明の一実施形態では、エネルギー貯蔵装置を提供する。本装置は、イオン伝導性かつ電気絶縁性のアルミナ系セパレータを含む。セパレータは、第１のチャンバの少なくとも一部分を形成した第１の表面と第２のチャンバを形成した第２の表面とを有し、第１のチャンバは、セパレータを通して第２のチャンバと動通している。本装置はさらに、カソード物質を含む。カソード物質は、セパレータと動通した金属ハロゲン化合物を含みかつ該セパレータを通して伝導させることができるイオンを形成することができる。さらに、本装置は、シールリングを含む。シールリングは、その各々がアルミナ系サーメットを含む第１の部分及び第２の部分を含む。第３の領域が、シールリングの第１の部分及び第２の部分間に介在しかつ電気絶縁性である。シールリングは、エネルギー貯蔵装置の作動時に形成された金属ハロゲン化合物の反応生成物の接触による腐食又は劣化に対する耐性を有する。
【０００８】
一実施形態では、第２のチャンバは、使用時に溶融アノード物質を含むことができるアノードチャンバである。好適なアノード物質には、ナトリウム金属を含むことができる。リング表面の部分及び／又は溶接構造体の部分及び／又はガラスシールの部分は、とりわけ高温のナトリウム金属蒸気、熱膨張率の不一致に関しての熱サイクルなどに曝される可能性がある。シールリング、溶接構造体並びにガラスシールの材料及び特徴形状の選択は、それらの作動条件を考慮すべきである。
【０００９】
本発明の実施形態では、シールリングを形成する方法を提供し、本方法は、エネルギー貯蔵装置をシールすることができる。シールリングは、高金属含有量の第１の部分を有するか又はその第１の部分において溶接可能であり、高金属含有量の第２の部分を有するか又はその第２の部分において溶接可能である。また、第１の部分は、電気絶縁性の部分によってその第２の部分から電気的に分離される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による物品の概略断面側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、エネルギー貯蔵装置のためのシール材料及びシールリングに関する実施形態を含む。本発明は、エネルギー貯蔵装置における電気化学セルをシールする方法に関する実施形態を含む。
【００１２】
本明細書で使用する場合に、カソード物質は、充電時に電子を供給しかつレドックス反応の一部として存在する物質である。アノード物質は、充電時に電子を受入れかつレドックス反応の一部として存在する物質である。モノリス（単一体）は、複数のブロック又はピースを一体に融着するか又は結合することによって製造された部品と区別されるような、単一のブロック又はピースである。
【００１３】
溶接という用語は、熱又は押圧力によって一体化するか又は融着する（金属のピースとして）ことに対して、使用している。用語又は文脈でそうではないことを示していない限り、「溶接」という用語は、伝統的な溶接の意味に加えて、熱圧着、はんだ付け及びロウ付けを含む。溶接の場合に、好適なエネルギー源には、火炎、プラズマ、電気アーク、レーザ、電子ビーム、摩擦、ＲＦ及び超音波を含むことができる。一実施形態では、溶接は、接合しようとする部品を合体させる。合体は、溶接可能な材料の２以上のピース（部片）を、それらを結合しようとする箇所を液化し、それら液化部分を互いに流動させかつ液化部分が固化するのを可能にすることによって互いに結合させた場合に生じる。合体プロセスの終了時において、２つの部片（ピース）は、１つの連続した固体となる。
【００１４】
本出願において明細書及び特許請求の範囲全体にわたって使用している近似用語は、その用語がほぼ関連する可能性がある基本機能の変更を引き起こさずに許容範囲内で変化させることができるあらゆる数量的表現を部分修正するために適用することができる。従って、「約」のような用語で部分修正した数値は、特定した正確な数値に限定されない。幾つかの実施例では、近似用語は、その数値の測定機器の精度に対応するものとすることができる。
【００１５】
本発明の実施形態では、物品を提供し、本物品は、エネルギー貯蔵装置のためのシールリングを含む。シールリングは、溶接可能な第１の部分及び溶接可能な第２の部分を含む。溶接可能な第１の部分及び溶接可能な第２の部分は、電気絶縁性の第３の部分によって互いに電気的に分離可能である。一実施形態では、シールリングは、モノリスである。
【００１６】
溶接可能な第１の部分及び溶接可能な第２の部分は、組成及び／又は機能によって形成することができる。溶接可能な第１の部分は、溶接可能な第２の部分と同一の組成を有することを必要としない。溶接可能な第１の部分が、それに対して溶接可能な第２の部分がシールする部品とは異なる部品に対してシールするような実施例では、溶接可能な部分は、その組成が互いに異なるものとすることができる。一実施形態では、溶接可能な第１の部分及び溶接可能な第２の部分は、同一のサーメット、つまり同一のセラミック−金属組成を有することができる。一実施形態では、溶接可能な第１の部分及び溶接可能な第２の部分は、異なるサーメットを含むことができる。溶接可能な第１の部分及び溶接可能な第２の部分におけるサーメットの組成は、該サーメット内に存在するセラミック材料の種類又は量、該サーメット内に存在する金属の種類又は量、及び該サーメット内に存在するセラミックに対する金属の割合に関して異なるものとすることができる。
【００１７】
シールリングでは、その機能は、合せ表面に対して溶接する又は圧着する能力に関連する。組成に関しては、シールリングは、溶接可能な第１の部分及び溶接可能な第２の部分の境界面を形成したサーメットを含む。サーメットは、セラミック及び金属材料で構成された複合材料である。サーメット特性は、セラミック及び金属の個々の特性、サーメット組成内での金属に対するセラミックの量及び関係、並びにその他のファクタのような要因により決まる。
【００１８】
サーメットのセラミック材料には、アルミナ、シリカ、イットリア或いはイッテルビアの１つ又はそれ以上を含むことができる。好適なアルミナは、単結晶サファイア又はマイクログレイン多結晶アルミナ（μＰＣＡ）の形態のものとすることができる。シリカは、ガーネットの形態のものとすることができる。材料又は形態のその他の好適な混合物には、スピネル、イットリウム−アルミニウム−ガーネット、イッテルビウム−アルミニウム−ガーネットを含むことができる。一実施形態では、サーメットセラミック材料は、本質的にマイクログレイン多結晶アルミナ（μＰＣＡ）、イットリウム−アルミニウム−ガーネット又はイッテルビウム−アルミニウム−ガーネットの１つのみからなる。一実施形態では、セラミック材料は、本質的にアルミナからなる。
【００１９】
好適なサーメットには、形成した部分又はゾーン内に配置された耐火金属を含むことができる。好適な耐火金属には、溶接を可能にする耐火金属を含むことができる。好適な耐火金属の実施例には、モリブデン、レニウム、タンタル又はタングステンの１つ或いはそれ以上を含むことができる。一実施形態では、サーメットには、モリブデン、レニウム、タンタル又はタングステンの１つのみを含むことができる。一実施形態では、サーメットには、モリブデン、レニウム、タンタル又はタングステンから選択される２種類の耐火金属を含むことができる。サーメットには、本質的にタングステンからなる耐火金属を含むことができる。サーメットには、本質的にモリブデンからなる耐火金属を含むことができる。
【００２０】
溶接可能な第１の部分及び溶接可能な第２の部分におけるサーメット溶接性性能は、存在する耐火金属の種類及び量に応じて少なくとも部分的に決めることができる。サーメット内における耐火金属の割合は、約９０体積％よりも小さくすることができる。一実施形態では、サーメット内における耐火金属の割合は、約１００体積％〜約５０％、約５０体積％〜約４５％、約４５体積％〜約３５％、約３５体積％〜約３０％、約３０体積％〜約２５％、約２５体積％〜約２０％、約２０体積％〜約１５％、約１５体積％〜約１０％、約１０体積％〜約５％又は約５体積％〜約１％の範囲とすることができる。一実施形態では、サーメット内における耐火金属の割合は、約１体積％よりも小さくすることができる。
【００２１】
任意選択的に、溶接可能な第１の部分及び／又は溶接可能な第２の部分は各々、一方向機能傾斜サーメットを含むことができる。機能傾斜サーメットは、その中でセラミックに対する金属の割合が一方向に距離の関数として変化するセラミック及び金属の複合材である。セラミックに対する金属の割合又は比率の制御は、機能傾斜サーメットの特性の制御を可能にする。そのような特性には、熱膨張率（ＣＴＥ）、ポアソン比、弾性係数、耐割れ性、耐衝撃性、導電性、酸化、ドロス、スラグ、熱安定性、耐化学性、溶解温度、溶接性などの１つ又はそれ以上が含まれる。さらに、一実施形態では、溶接可能な第１の部分及び／又は溶接可能な第２の部分は各々、双方向機能傾斜サーメットを含むことができる。そのような実施形態では、金属に対するセラミックの割合又は比率は、２つの異なる方向に距離の関数として変化する。距離にわたる割合又は比率の変化は、連続的なものとすることができ、距離にわたるその一様性は、連続的なものとすることができ、距離にわたるその増大促進又は減少促進は、ほぼ変化しない割合又は比率の個別のセグメントを有する段階関数とすることができる。
【００２２】
溶接可能な第１の部分及び溶接可能な第２の部分におけるサーメットの組成は、熱応力を最小にするか又は排除するように選択することができる。熱応力は、装置の異なる構成要素間における熱膨張率の不一致によるものである可能性がある。溶接可能な部分内における耐火金属のより高い割合により、他の金属構成要素に対して比較的容易に溶接することができる。
【００２３】
一実施形態では、溶接可能な部分又はゾーンは、鋼を含む。ステンレス鋼又は耐腐食性鋼は、腐食に対して比較的高い耐性を有する一群の鉄基合金である。これらの鋼は、錆びることなくかつ多くの液体、気体及び化学物質によるアタックに対して耐性を有する。ステンレス鋼の多くは、良好な低温靱性及び延性を有する。それらステンレス鋼の大半は、高温において良好な強度特性及び耐スケーリング性を示す。全てのステンレス鋼は、主要元素としての鉄と約１１％〜約３０％の範囲にある量のクロムとを含有する。クロムは、ステンレス鋼に対して基本的腐食耐性を与える。一実施形態では、溶接可能な部分又はゾーンは、ニッケルを含み、かつ本質的にニッケルからなることができる。
【００２４】
溶接可能な部分で使用する１種以上の金属の選択は、合せ溶接表面に対する基準を含むことができる。一実施形態では、合せ溶接表面は、クロム−ニッケルステンレス鋼である。他の合せ溶接表面も考えられるが、ここでは、金属選択考慮事項の実例として、ステンレス鋼について説明する。一実施形態では、溶接構造体内における鉄及びニッケル含有量は、熱伝導性及び導電性に影響を与えるように制御することができる。上に特定した基準に従って選択することができるクロム−ニッケル鋼は、ステンレス鋼のＡＩＳＩ／ＳＡＥ  ３００シリーズに属する。ステンレス鋼合せ表面は、非磁性とすることができ、かつオーステナイト又はマルテンサイト微細組織のような制御された粒径、粒子配向或いは微細構造を有することができる。溶接可能な部分又は溶接可能なゾーンは、それに対して該部分又はゾーンが溶接される対応する合せ表面の特性、組成及び特徴に整合するように形成することができる。
【００２５】
溶接可能な部分の幾らかに、マンガンを付加することができる。ニッケルは、可能であれば２対１の関係でマンガンと置換えることができる。ハウジングに関して、ステンレス鋼のＡＩＳＩ／ＳＡＥ  ２００シリーズは、クロム−ニッケル−マンガンシリーズであり、これらの鋼は、オーステナイト微細組織を有しかつ非磁性である。溶接可能な部分には、モリブデンを含むことができる。モリブデンは、高温における耐クリープ性を向上させることができ、かつ点食及び腐食に対する耐性を高めることができる。
【００２６】
溶接可能な第１の部分は、エネルギー貯蔵装置の第１の極と接触することができ、溶接可能な第２の部分は、エネルギー貯蔵装置の第２の極と接触することができる。極は、装置の電極である。エネルギー貯蔵装置の第１の極は正極であり、第２の極は負極である。
【００２７】
電気絶縁性の第３の部分は、溶接可能な第１の部分を溶接可能な第２の部分から電気的に分離する。第３の部分は、アノード物質をカソード物質から物理的に分離することができる。第３の部分は、電気絶縁性の材料を含むつまり電気絶縁性の材料で形成することができる。電気絶縁性の材料として使用するのに好適な材料には、アルミナを含むことができる。第３の部分又はゾーン内における材料の絶縁耐力は、アノード及びカソード物質間における電圧又は電流電位差よりも大きい。より低い誘電率材料を使用する場合には、第３のゾーンの幅は、より大きく、つまり逆構成が利用可能になるように選択することができる。一実施形態では、第３のゾーン又は部分は、表１に列記した組成及び特性を有する。
【００２８】
【表１】
0005730201.tif 000002
【００２９】
一実施形態では、装置のシールリングは、第４の部分を含むことができる。第４の部分は、イオン伝導性のセパレータに対して固定することができる。第４の部分は、イオン伝導性のセパレータの熱膨張率に整合（一致）した熱膨張率を有するように選択した材料で形成することができる。第４の部分は、改良アルミナを含むことができる。改良アルミナの第４の部分の熱膨張率はイオン伝導性のアルミナセパレータの熱膨張率に整合させることができるので、シールリングの第４の部分は、熱応力により生じる割れから該シールリング並びにイオン伝導性のアルミナセパレータを保護することができる。
【００３０】
シールリング内の溶接可能な第１の部分、溶接可能な第２の部分、電気絶縁性の第３の部分及び任意選択的な第４の部分は、該シールリングの作動及び加熱時に熱応力を最小にするように互いに対して配向しかつ設置することができる。第４の部分は、第３の部分の対辺に溶接可能な第２の部分と併置することができる。
【００３１】
図１を参照すると、エネルギー貯蔵装置１００は、ハウジング１０２を含む。ハウジングは、円筒形でありかつ外向き表面１０４及び内向き表面（又は内表面）１０６を有する。ハウジング内表面は、装置ボリューム１０８を形成する。ハウジングは、シール可能な第１の端部１１０を有する。ハウジング第１の端部は、ハウジング内に開口部又はアパーチャ１１２を形成した周辺端縁部（参照符号を付していない）を有する。挿入構成要素システム１１４は、ハウジングアパーチャ内に配置可能でありかつ該ハウジングアパーチャをシールすることができる。挿入構成要素システムは、キャップ１２０、電流コレクタ１２２及びシールリング１２４を含む。
【００３２】
キャップは、電流コレクタと相互作用して、該電流コレクタがエネルギー貯蔵装置の外部に電気的結合するのを可能にする。キャップは、本明細書でさらに詳しく下述するようにシールリングに固定される。電流コレクタは、ハウジングボリューム内に延びる。電気絶縁性かつイオン伝導性のセパレータチューブ１３０が、この例示した実施形態内に配置された２つの電気的に分離したコンパートメント、つまりアノードコンパートメント１３２及びカソードコンパートメント１３４を図示するようにハウジングボリューム内に形成する。より具体的には、セパレータは、カソードコンパートメントを形成した内向き表面１４０と、アノードコンパートメントを形成した外向き表面１４２とを有する。電流コレクタは次に、ハウジングボリューム内部におけるカソードコンパートメント内に延びる。
【００３３】
この図示した実施形態では、シールリングは、トロイドでありかつそれを貫通して電流コレクタが延びるシールリングアパーチャ１５２を形成した内表面１５０を有する。ハウジング溶接構造体１５４が、ハウジング第１の端部に近接してハウジング内表面に対してシールリングを固定する。キャップ溶接構造体１５６が、キャップに対してシールリングを固定する。
【００３４】
シールリングは、複数の組成的にかつ／又は機能的に形成可能なゾーンを有するモノリシック構造体である。図１に示すシールリングを参照すると、３つのゾーンが設けられている。電気絶縁性のゾーン１６０が、シールリング本体を貫通して延びて、第１の溶接可能なゾーン１６２を第２の溶接可能なゾーン１６４から電気的に分離する。この例示的な実施形態では、ゾーン間における境界線は段階関数変化として出現しているが、幾つかの他の実施形態では、組成比率又は勾配変化が位置又は距離の関数として出現した移行サブゾーンをゾーン接触面間に配置することができる。第１の溶接可能なゾーンは、ハウジング溶接構造体を介してハウジング内表面に固定される。カソード物質は、図示していないがアパーチャを通して付加することができる。
【００３５】
第１及び第２の溶接可能なゾーン内の金属含有量は、その量及び種類の両方において互いに異なっている。他の実施形態では、金属の種類又は量の一方或いは両方は、同一とすることができることに留意されたい。この実施例におけるハウジングは、ステンレス鋼であり、第１の溶接可能な部分は、ハウジングの組成及び特性に整合した金属を含む。この実施例におけるキャップは、多くのニッケルを含有するニッケル合金である。第２の溶接可能な部分は、キャップ及び挿入構成要素システムの組成及び特性に整合した金属を含む。
【００３６】
セパレータシール構造体１７０が、セパレータに対してシールリングを固定する。この実施形態では、セパレータシール構造体は、ガラス材料である。さらに、特にこの図示した実施形態に関して、セパレータシール構造体は、第２の溶接可能なゾーン及び電気絶縁性のゾーンの両方の部分にわたって接触しかつ固定される。この構成では、ガラス材料は、作動環境において電気絶縁性がありかつ化学的耐性があるように選択される。ガラス遷移温度及び熱膨張率のようなその他の事項を考慮して、材料選択するようにすることができる。
【００３７】
溶接可能な部分を合せ表面に溶接することに関して、アーク溶接、摩擦溶接、レーザ又は直接エネルギー溶接、超音波溶接、及びガス溶接をプロセス仕様に応じて使用することができる。アーク溶接の場合には、溶接電流供給源により、電極及び基材間に電気アークを形成しかつ維持して、溶接ポイント又は溶接ラインにおいてターゲット材料を溶解させる。アーク溶接機は、直流（ＤＣ）又は交流（ＡＣ）のいずれかで使用することができ、消耗電極又は非消耗電極のいずれかを使用することができる。シールドガスとして公知であるイナート又はセミイナートガスのブランケットにより、溶接領域を保護することができ、フィラー材料を使用することができる。電子ビーム溶接（ＥＢＷ）は、接合する材料に高速電子ビームを適用する融接プロセスである。非加工物は、電子が衝突するとその運動エネルギーが熱に変換されるので溶解し、使用している場合には、フィラー材料もまた、溶解して溶接部の一部を形成する。溶接は、真空下で行なって、電子ビームの散乱を防止することができる。
【００３８】
一実施形態では、使用する材料の熱膨張率の不一を伴うサーメット対金属シールである場合には、溶接可能な部分は、熱圧着を行なうことが可能である。焼成プロセス後の冷却段階の間に、外側部材は、セラミックに対する拡散結合部を形成する。生じさせる押圧力により、密閉部が形成される。
【実施例】
【００３９】
別途記載しない限り、原材料は、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社（米国ウィスコンシン州ミルウォーキー所在）のような一般の化学製品供給業者から購入可能である。
【００４０】
実施例１−シールリングを形成するステップ
ポリビニル有機バインダを混合したサーメット（アルミナ、耐火金属）粒子の懸濁液で、円筒形加圧成形型枠を満たす。ピストンにより、高温において懸濁液を加圧しかつ成形して、最終的には第１の溶接可能な部分を形成する第１のグリーン（未焼結）部分を形成する。４０ｋｓｉの加圧力を備えた短軸プレスを適用する。ピストンを引抜いた後に、第１のグリーン部分と接触した状態で型枠内に第２の懸濁液を満たす。第２の懸濁液は、電気的絶縁性のアルミナ粉末及びＰＶＡバインダを含む。ピストンによりこの中間構成成分を加圧しかつ加熱して、第２のグリーン部分を形成する。ピストンを引抜いた後に、第２のグリーン部分と接触すた状態で型枠内に第３のサーメット懸濁液（バインダ及び耐火金属粉末を含む）を満たす。第１及び第３の懸濁液の金属含有量は、製造後に溶接することを可能にするのに十分である。具体的には、第１の懸濁液は、アルミナに比較して約５０重量％の金属を有し、第２の懸濁液は、約６０重量％の金属を有する。互いに対する懸濁材料の配置は、端部シールリングの構造要件に基づいて選択される。この実施例では、第３の懸濁液は、第１のグリーン部分と接触しない。ピストンにより、高温において第３の懸濁液を加圧する。
【００４１】
型具から、圧縮サーメットグリーン構造体を取外す。圧縮サーメットグリーン構造体は、１２００℃で予焼成させる。必要に応じて、加圧後機械加工が行なわれる。予焼成シールリングは、水素中において約１８００℃の温度で焼結させる。比較のために、実験を繰返すが、さらに、焼結シールリングを２０００℃で熱間等方プレス成形して、完全密度体を製作する。
【００４２】
実施例２−エネルギー貯蔵装置をシールするステップ
実施例１に開示したように、シールリングを形成する。セパレータに対してガラスシールを介してシールリングを固定して、シールリング組立体を形成する。エネルギー貯蔵装置ハウジング内に、シールリング組立体を配置する。電流コレクタを備えたキャップをシールリングアパーチャ内に挿入して、電流コレクタがセパレータの内側に位置したカソード充填物質と接触するようにする。それに代えて、シールリングアパーチャ内に、電流コレクタを備えたリング又はブリッジピースを挿入する。単一のほぼ連続したプロセスで、それぞれハウジング内表面及びキャップに対してシールリングの第１及び第２の部分を溶接する。カソード物質は、ブリッジピース内のアパーチャを通して付加することができる。次に、ブリッジピースに対して、キャップを溶接する。溶接可能な部分は、流動しかつそれぞれの合せ表面との間をシールして、密閉溶接構造体を形成する。
【００４３】
実施例３−エネルギー貯蔵装置をシールするステップ
実施例１に開示したように、シールリングを形成する。アーク溶接プロセスを使用して、缶の内表面に対してシールリングを溶接する。具体的には、タングステンイナートガス（ＴＩＧ）溶接プロセスを使用する。セパレータ内側ボリューム内に、カソード物質を満たす。シールリングアパーチャを覆ってキャップを配置して、シールリングの別の溶接可能な部分と接触するようにする。キャップは、ＴＩＧプロセス又はプラズマアーク溶接方法（ＰＡＷ）のいずれかを使用してシールリングに対して溶接する。この実施例におけるように製作したエネルギー貯蔵装置により、ハウジング、シールリング及びセパレータの部分構成要素を事前製作することが可能になる。エネルギー貯蔵装置のその他の重要でない構成要素は、明瞭にするために省略していることに留意されたい。そのような構成要素には、セパレータのための支持シム、アノード物質のためのウィックなどを含むことができる。これらの列記した構成要素は、アノードチャンバ内に配置することができ、この実施例におけるような事前製作方法により、それらの事前パッケージ構成要素における製作効率の向上及び保護の強化を可能にすることができる。
【００４４】
本明細書に説明した実施形態は、特許請求の範囲に記載した本発明の要素に対応する要素を有する物品、システム及び方法の実施例である。本明細書は、特許請求の範囲に記載した本発明の要素に同様に対応する別の要素を有する実施形態を当業者が製作しまた使用するのを可能にすることができる。従って、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の文言と相違しない物品、システム及び方法を含み、さらに特許請求の範囲の文言と本質的でない相違を有するその他の物品、システム及び方法を含む。本明細書では、特定の特徴及び実施形態のみを図示しかつ説明してきたが、当業者には、多くの修正及び変更を想起することができる。添付の特許請求の範囲は、全てのそのような修正及び変更を保護する。
【符号の説明】
【００４５】
１００  エネルギー貯蔵装置
１０２  ハウジング
１０４  外向き表面
１０６  内向き表面（又は内表面）
１０８  装置ボリューム
１１０  シール可能な第１の端部
１１２  アパーチャ
１１４  挿入構成要素システム
１２０  キャップ
１２２  電流コレクタ
１２４  シールリング
１３０  セパレータ（チューブ）
１３２  アノードコンパートメント
１３４  カソードコンパートメント
１４０  内向き表面
１４２  外向き表面
１５０  内表面
１５２  シールリングアパーチャ
１５４  ハウジング溶接構造体
１５６  キャップ溶接構造体
１６０  電気絶縁性のゾーン
１６２  第１の溶接可能なゾーン（又は部分）
１６４  第２の溶接可能なゾーン（又は部分）
１７０  セパレータシール構造体
【図１】
0005730201.tif 000003