JP2000040521A - ナトリウム−硫黄電池 - Google Patents
ナトリウム−硫黄電池Info
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- 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
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- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 内部抵抗が小さく、放電容量が大きくできる
ナトリウム−硫黄電池を得る。 【解決手段】 ナトリウムイオン伝導性の固体電解質管
１の内部に負極室を、外部に正極室を形成し、前記正極
室に硫黄成形体６が内挿されてなり、負極室に、負極活
物質としてのナトリウム８と前記ナトリウムを押し出す
ための不活性ガス９とが収納され、上部に孔１０Ａを有
するナトリウム保持管１０が、下方が開放された外筒１
１に包囲されて配されてなる。
ナトリウム−硫黄電池を得る。 【解決手段】 ナトリウムイオン伝導性の固体電解質管
１の内部に負極室を、外部に正極室を形成し、前記正極
室に硫黄成形体６が内挿されてなり、負極室に、負極活
物質としてのナトリウム８と前記ナトリウムを押し出す
ための不活性ガス９とが収納され、上部に孔１０Ａを有
するナトリウム保持管１０が、下方が開放された外筒１
１に包囲されて配されてなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はナトリウム−硫黄電
池に関するもので、さらに詳しく言えば、ナトリウムイ
オン伝導性の固体電解質管の内部を負極室、外部を正極
室とし、負極室から固体電解質管の表面にナトリウムを
均一に供給することができる負極室の構造に関するもの
である。
池に関するもので、さらに詳しく言えば、ナトリウムイ
オン伝導性の固体電解質管の内部を負極室、外部を正極
室とし、負極室から固体電解質管の表面にナトリウムを
均一に供給することができる負極室の構造に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】ナトリウムイオン伝導性の固体電解質管
の内部に負極室を、外部に正極室を形成してなるナトリ
ウム−硫黄電池は、約３００℃の温度下で作動させる高
温型電池であり、その構造は、負極活物質としてのナト
リウムが収納される負極室は、前記固体電解質管の開口
部に接合されたα−アルミナリングの一方の面に接合さ
れた負極蓋と該負極蓋に溶接された負極端子とによって
密閉され、正極活物質としての硫黄が収納される正極室
は、前記α−アルミナリングの他方の面に接合された正
極蓋と該正極蓋に溶接された電槽とによって密閉されて
なる。
の内部に負極室を、外部に正極室を形成してなるナトリ
ウム−硫黄電池は、約３００℃の温度下で作動させる高
温型電池であり、その構造は、負極活物質としてのナト
リウムが収納される負極室は、前記固体電解質管の開口
部に接合されたα−アルミナリングの一方の面に接合さ
れた負極蓋と該負極蓋に溶接された負極端子とによって
密閉され、正極活物質としての硫黄が収納される正極室
は、前記α−アルミナリングの他方の面に接合された正
極蓋と該正極蓋に溶接された電槽とによって密閉されて
なる。
【０００３】このようなナトリウム−硫黄電池には、動
作中の固体電解質管の破損により、ナトリウムと硫黄と
が直接反応し、その反応熱によって固体電解質管の破損
が拡大し、前述した直接反応の領域がさらに拡大しない
ように種々の安全対策が施されている。
作中の固体電解質管の破損により、ナトリウムと硫黄と
が直接反応し、その反応熱によって固体電解質管の破損
が拡大し、前述した直接反応の領域がさらに拡大しない
ように種々の安全対策が施されている。
【０００４】たとえば、特開平５−５４９０８号公報に
は、陰極室内にカートリッジを配設し、このカートリッ
ジには陰極活物質としてのナトリウムと前記ナトリウム
を押し出すための不活性ガスが封入されるとともに、カ
ートリッジと固体電解質管との間の間隙部に前記ナトリ
ウムを供給するための孔を設けるとともに前記間隙部に
は安全管を配し、この安全管とカートリッジとの間に保
護管を配したものが開示されている。これにより、カー
トリッジから間隙部に供給されるナトリウムの量を、安
全管と保護管とによって制限し、固体電解質管の破損時
におけるナトリウムと硫黄との直接反応を最小限するこ
とを可能にしている。
は、陰極室内にカートリッジを配設し、このカートリッ
ジには陰極活物質としてのナトリウムと前記ナトリウム
を押し出すための不活性ガスが封入されるとともに、カ
ートリッジと固体電解質管との間の間隙部に前記ナトリ
ウムを供給するための孔を設けるとともに前記間隙部に
は安全管を配し、この安全管とカートリッジとの間に保
護管を配したものが開示されている。これにより、カー
トリッジから間隙部に供給されるナトリウムの量を、安
全管と保護管とによって制限し、固体電解質管の破損時
におけるナトリウムと硫黄との直接反応を最小限するこ
とを可能にしている。
【０００５】また、特開平６−２０８８５４号公報に
は、陰極室内にカートリッジを配設し、このカートリッ
ジには陰極活物質としてのナトリウムと前記ナトリウム
を押し出すためのの不活性ガスが封入されるとともに、
カートリッジと固体電解質管との間の間隙部に前記ナト
リウムを供給するための孔を設けるとともに前記間隙部
には安全管を配し、異常高温時に前記間隙部が閉塞され
るように安全管の熱膨張率を固体電解質管の熱膨張率よ
り大きくしたものが開示されている。これにより、異常
高温時に、カートリッジから間隙部にナトリウムが供給
されないようにし、固体電解質管の破損時におけるナト
リウムと硫黄との直接反応を阻止することを可能にして
いる。
は、陰極室内にカートリッジを配設し、このカートリッ
ジには陰極活物質としてのナトリウムと前記ナトリウム
を押し出すためのの不活性ガスが封入されるとともに、
カートリッジと固体電解質管との間の間隙部に前記ナト
リウムを供給するための孔を設けるとともに前記間隙部
には安全管を配し、異常高温時に前記間隙部が閉塞され
るように安全管の熱膨張率を固体電解質管の熱膨張率よ
り大きくしたものが開示されている。これにより、異常
高温時に、カートリッジから間隙部にナトリウムが供給
されないようにし、固体電解質管の破損時におけるナト
リウムと硫黄との直接反応を阻止することを可能にして
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記した各公報に開示
されたナトリウム−硫黄電池では、ナトリウムを供給す
るための孔がカートリッジの底部に設けられているた
め、ナトリウムはカートリッジの底部の孔からカートリ
ッジと安全管との間を上方に移動し、固体電解質管の上
部から固体電解質管の内面に供給されるため、陰極室の
上部に滞留するガスを巻き込んでしまうことがあり、そ
れにより、固体電解質管の内面にナトリウムが均一に供
給されず、充放電に寄与する固体電解質管の内面の面積
が減少し、電池の内部抵抗の増大や放電容量の低下をも
たらすという問題があった。
されたナトリウム−硫黄電池では、ナトリウムを供給す
るための孔がカートリッジの底部に設けられているた
め、ナトリウムはカートリッジの底部の孔からカートリ
ッジと安全管との間を上方に移動し、固体電解質管の上
部から固体電解質管の内面に供給されるため、陰極室の
上部に滞留するガスを巻き込んでしまうことがあり、そ
れにより、固体電解質管の内面にナトリウムが均一に供
給されず、充放電に寄与する固体電解質管の内面の面積
が減少し、電池の内部抵抗の増大や放電容量の低下をも
たらすという問題があった。
【０００７】また、上記した、底部にナトリウムを供給
するための孔を設けたカートリッジを陰極室に設置する
方法は、特開平８−１０６９１８号公報に記載された如
く、最初に、孔を上にしたカートリッジの孔からナトリ
ウムを注入して固化させ、次に、このカートリッジを孔
を下にして陰極室に配して不活性ガス雰囲気下で陰極室
を密閉し、次に、全体を加熱して溶融したナトリウムを
カートリッジの下方に移動させるとともに不活性ガスを
カートリッジの上方に移動させるため、ナトリウム−硫
黄電池の製造工程が複雑になるという問題があった。
するための孔を設けたカートリッジを陰極室に設置する
方法は、特開平８−１０６９１８号公報に記載された如
く、最初に、孔を上にしたカートリッジの孔からナトリ
ウムを注入して固化させ、次に、このカートリッジを孔
を下にして陰極室に配して不活性ガス雰囲気下で陰極室
を密閉し、次に、全体を加熱して溶融したナトリウムを
カートリッジの下方に移動させるとともに不活性ガスを
カートリッジの上方に移動させるため、ナトリウム−硫
黄電池の製造工程が複雑になるという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、開口部にα−アルミナリン
グが接合されたナトリウムイオン伝導性の固体電解質管
の内部に負極室を、外部に正極室を形成し、前記α−ア
ルミナリングの一方の面に接合した負極蓋と該負極蓋に
溶接した負極端子で前記負極室を密閉するとともに、前
記α−アルミナリングの他方の面に接合した正極蓋と該
正極蓋に溶接した電槽で前記正極室を密閉してなるナト
リウム−硫黄電池において、前記負極室に、負極活物質
としてのナトリウムと前記ナトリウムを押し出すための
不活性ガスが収納され、上部に孔を有するナトリウム保
持管が、下方が開放された外筒に包囲されて配されてい
ることを特徴とするものであり、これにより、負極活物
質としてのナトリウムは、ナトリウム保持管の上部の孔
からナトリウム保持管の外面と外筒との間を通って下方
に移動し、外筒の下方から固体電解質管の内面に供給さ
れるため、ナトリウムが移動する過程でガスを巻き込む
ことがなく、固体電解質管の内面にナトリウムを均一に
供給することができる。
め、請求項１記載の発明は、開口部にα−アルミナリン
グが接合されたナトリウムイオン伝導性の固体電解質管
の内部に負極室を、外部に正極室を形成し、前記α−ア
ルミナリングの一方の面に接合した負極蓋と該負極蓋に
溶接した負極端子で前記負極室を密閉するとともに、前
記α−アルミナリングの他方の面に接合した正極蓋と該
正極蓋に溶接した電槽で前記正極室を密閉してなるナト
リウム−硫黄電池において、前記負極室に、負極活物質
としてのナトリウムと前記ナトリウムを押し出すための
不活性ガスが収納され、上部に孔を有するナトリウム保
持管が、下方が開放された外筒に包囲されて配されてい
ることを特徴とするものであり、これにより、負極活物
質としてのナトリウムは、ナトリウム保持管の上部の孔
からナトリウム保持管の外面と外筒との間を通って下方
に移動し、外筒の下方から固体電解質管の内面に供給さ
れるため、ナトリウムが移動する過程でガスを巻き込む
ことがなく、固体電解質管の内面にナトリウムを均一に
供給することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【００１０】図１は本発明の実施の形態に係るナトリウ
ム−硫黄電池の断面図である。
ム−硫黄電池の断面図である。
【００１１】図１に示したナトリウム−硫黄電池の特徴
は、ナトリウムイオン伝導性の固体電解質管１の開口部
にα−アルミナリング２をガラス接合し、このα−アル
ミナリング２の一方の面に負極蓋３を熱圧接合し、前記
α−アルミナリング２の他方の面に正極蓋４を熱圧接合
し、前記負極蓋３に負極端子５を溶接して固体電解質管
１の内部の負極室を密閉するとともに、前記正極蓋４
に、硫黄成形体６を内挿した電槽７を溶接して固体電解
質管１と電槽７との間の正極室を密閉したものにおい
て、前記負極室に、負極活物質としてのナトリウム８と
前記ナトリウム８を押し出すための不活性ガス９とが収
納され、上部に孔１０Ａを有するナトリウム保持管１０
が、下方が開放された外筒１１に包囲されて配され、真
空下で密閉されたことである。
は、ナトリウムイオン伝導性の固体電解質管１の開口部
にα−アルミナリング２をガラス接合し、このα−アル
ミナリング２の一方の面に負極蓋３を熱圧接合し、前記
α−アルミナリング２の他方の面に正極蓋４を熱圧接合
し、前記負極蓋３に負極端子５を溶接して固体電解質管
１の内部の負極室を密閉するとともに、前記正極蓋４
に、硫黄成形体６を内挿した電槽７を溶接して固体電解
質管１と電槽７との間の正極室を密閉したものにおい
て、前記負極室に、負極活物質としてのナトリウム８と
前記ナトリウム８を押し出すための不活性ガス９とが収
納され、上部に孔１０Ａを有するナトリウム保持管１０
が、下方が開放された外筒１１に包囲されて配され、真
空下で密閉されたことである。
【００１２】前記ナトリウム保持管１０、外筒１１とし
ては、耐熱性、耐久性にすぐれた材料からなるものがよ
く、特にアルミニウムやステンレスが好ましい。
ては、耐熱性、耐久性にすぐれた材料からなるものがよ
く、特にアルミニウムやステンレスが好ましい。
【００１３】前記不活性ガス９としては、負極活物質と
してのナトリウム８と反応しにくい窒素ガス、アルゴン
ガス、ヘリウムガスが好ましい。
してのナトリウム８と反応しにくい窒素ガス、アルゴン
ガス、ヘリウムガスが好ましい。
【００１４】このような構成のナトリウム−硫黄電池
を、約３００℃程度まで昇温すると、ナトリウム保持管
１０内の不活性ガス９の圧力が上昇し、負極活物質とし
てのナトリウム８はナトリウム保持管１０の上部の孔１
０Ａから押し出され、ナトリウム保持管１０の外面と外
筒１１との間を通って下方に移動し、開放された外筒１
１の下方から外筒１１の外面と固体電解質管１の内面の
間に供給されるとともに、負極端子５と外筒１１との間
にも供給されて負極端子５と外筒１１との間が電気的に
接続された状態になる。このため、ナトリウム８が移動
する過程にガスの滞留がなく、ガスを巻き込むことによ
って固体電解質管の内面にナトリウムが不均一に供給さ
れるといったことが防止できる。
を、約３００℃程度まで昇温すると、ナトリウム保持管
１０内の不活性ガス９の圧力が上昇し、負極活物質とし
てのナトリウム８はナトリウム保持管１０の上部の孔１
０Ａから押し出され、ナトリウム保持管１０の外面と外
筒１１との間を通って下方に移動し、開放された外筒１
１の下方から外筒１１の外面と固体電解質管１の内面の
間に供給されるとともに、負極端子５と外筒１１との間
にも供給されて負極端子５と外筒１１との間が電気的に
接続された状態になる。このため、ナトリウム８が移動
する過程にガスの滞留がなく、ガスを巻き込むことによ
って固体電解質管の内面にナトリウムが不均一に供給さ
れるといったことが防止できる。
【００１５】また、このような構成のナトリウム−硫黄
電池では、負極室内にナトリウム保持管１０を配置し、
このナトリウム保持管１０内を真空にした後、一定の不
活性ガス雰囲気下で定量したナトリウム８を注入し、そ
の後、ナトリウム保持管１０を包囲するように外筒１１
を配してから負極室を密閉するだけでよいので、その製
造工程も簡素化できる。
電池では、負極室内にナトリウム保持管１０を配置し、
このナトリウム保持管１０内を真空にした後、一定の不
活性ガス雰囲気下で定量したナトリウム８を注入し、そ
の後、ナトリウム保持管１０を包囲するように外筒１１
を配してから負極室を密閉するだけでよいので、その製
造工程も簡素化できる。
【００１６】次に、上記した本発明のナトリウム−硫黄
電池Ａ1 ，Ｂ1 ，Ｃ1 と、下部に孔を有するナトリウム
保持管が、上方が開放された外筒に包囲されて負極室に
配され、負極活物質としてのナトリウムは、ナトリウム
保持管の下部の孔からナトリウム保持管の外面と外筒と
の間を通って上方に移動し、外筒の上方から固体電解質
管の内面に供給されるような構成の従来のナトリウム−
硫黄電池Ａ2 ，Ｂ2 ，Ｃ2 とを作製し、充放電サイクル
数が１，５，１０，１５，２０サイクル時における内部
抵抗と放電容量を調査し、結果を表１に示す。
電池Ａ1 ，Ｂ1 ，Ｃ1 と、下部に孔を有するナトリウム
保持管が、上方が開放された外筒に包囲されて負極室に
配され、負極活物質としてのナトリウムは、ナトリウム
保持管の下部の孔からナトリウム保持管の外面と外筒と
の間を通って上方に移動し、外筒の上方から固体電解質
管の内面に供給されるような構成の従来のナトリウム−
硫黄電池Ａ2 ，Ｂ2 ，Ｃ2 とを作製し、充放電サイクル
数が１，５，１０，１５，２０サイクル時における内部
抵抗と放電容量を調査し、結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１から、本発明のナトリウム−硫黄電池
Ａ1 ，Ｂ1 ，Ｃ1 は、従来のナトリウム−硫黄電池
Ａ2 ，Ｂ2 ，Ｃ2 に比べて内部抵抗が小さく、放電容量
も大きくなっていることがわかるとともに、充放電サイ
クル数が小さい初期に、従来のナトリウム−硫黄電池Ａ
2 ，Ｂ2 ，Ｃ2 で見られた放電容量が低下する現象も認
められないことがわかった。
Ａ1 ，Ｂ1 ，Ｃ1 は、従来のナトリウム−硫黄電池
Ａ2 ，Ｂ2 ，Ｃ2 に比べて内部抵抗が小さく、放電容量
も大きくなっていることがわかるとともに、充放電サイ
クル数が小さい初期に、従来のナトリウム−硫黄電池Ａ
2 ，Ｂ2 ，Ｃ2 で見られた放電容量が低下する現象も認
められないことがわかった。
【００１９】
【発明の効果】上記した如く、本発明は、固体電解質管
の内面に均一にナトリウムが供給されるので、内部抵抗
が小さく、放電容量が大きいナトリウム−硫黄電池を得
るのに寄与することができるとともに、負極室にナトリ
ウム保持管を配置する工程も簡素化できるので、その製
造工程の簡素化にも寄与することができる。
の内面に均一にナトリウムが供給されるので、内部抵抗
が小さく、放電容量が大きいナトリウム−硫黄電池を得
るのに寄与することができるとともに、負極室にナトリ
ウム保持管を配置する工程も簡素化できるので、その製
造工程の簡素化にも寄与することができる。
【図１】本発明のナトリウム−硫黄電池の断面図であ
る。
る。
１ 固体電解質管 ２ α−アルミナリング ３ 負極蓋 ４ 正極蓋 ５ 負極端子 ６ 硫黄成形体 ７ 電槽 ８ ナトリウム ９ 不活性ガス １０ ナトリウム保持管 １１ 外筒
Claims (1)
- 【請求項１】 開口部にα−アルミナリングが接合され
たナトリウムイオン伝導性の固体電解質管の内部に負極
室を、外部に正極室を形成し、前記α−アルミナリング
の一方の面に接合した負極蓋と該負極蓋に溶接した負極
端子で前記負極室を密閉するとともに、前記α−アルミ
ナリングの他方の面に接合した正極蓋と該正極蓋に溶接
した電槽で前記正極室を密閉してなるナトリウム−硫黄
電池において、前記負極室に、負極活物質としてのナト
リウムと前記ナトリウムを押し出すための不活性ガスと
が収納され、上部に孔を有するナトリウム保持管が、下
方が開放された外筒に包囲されて配されていることを特
徴とするナトリウム−硫黄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10208287A JP2000040521A (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | ナトリウム−硫黄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10208287A JP2000040521A (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | ナトリウム−硫黄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000040521A true JP2000040521A (ja) | 2000-02-08 |
Family
ID=16553760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10208287A Pending JP2000040521A (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | ナトリウム−硫黄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000040521A (ja) |
-
1998
- 1998-07-23 JP JP10208287A patent/JP2000040521A/ja active Pending
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