JP2002184456A - Sodium-sulfur battery - Google Patents

Sodium-sulfur battery

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JP2002184456A
JP2002184456A JP2000382085A JP2000382085A JP2002184456A JP 2002184456 A JP2002184456 A JP 2002184456A JP 2000382085 A JP2000382085 A JP 2000382085A JP 2000382085 A JP2000382085 A JP 2000382085A JP 2002184456 A JP2002184456 A JP 2002184456A
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JP
Japan
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positive electrode
active material
sodium
electrode active
sulfur
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Application number
JP2000382085A
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Japanese (ja)
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Kikuo Nakamura
喜久男 中村
Yasuhiko Hirao
康彦 平尾
Koichi Tanimoto
浩一 谷本
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sodium-sulfur battery capable of stably achieving a high current density over a long time by reducing its internal resistance. SOLUTION: The sodium-sulfur battery 1 includes a negative electrode chamber 12 housing at least a negative electrode active material 12a containing sodium, a positive electrode chamber 13 housing a positive electrode active material 13a containing sulfur, and a solid electrolyte 14 located between the negative electrode chamber 12 and the positive electrode chamber 13 while isolating the negative electrode active material 12 from the positive electrode active material 13 and having conductivity for sodium ions. The positive electrode active material 13a is supplied to the positive electrode chamber 13 from a storage tank 32 connected to the positive electrode chamber 13 and is recovered from the positive electrode chamber 13.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ナトリウム硫黄電
池に係り、特に、正極活物質を流動させることにより高
出力を得られるようにした流動型のナトリウム硫黄電池
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sodium-sulfur battery, and more particularly to a fluid-type sodium-sulfur battery capable of obtaining a high output by flowing a positive electrode active material.

【0002】[0002]

【従来の技術】ナトリウム硫黄電池は、大電力を貯蔵可
能な二次電池として、近年特に注目されている。このナ
トリウム硫黄電池は、負極側の電極活物質としてナトリ
ウム(Na)、正極側の電極活物質として硫黄(S)あ
るいはその溶融塩(SCl4)等を用いて、固体電解質
により溶融状態の両極活物質を混合しないようにした二
次電池で、300〜400℃、通常は350℃前後とい
った高温で作動するものである。このナトリウム硫黄電
池は、自己放電がない、電極活物質が液状であるため高
性能である、電解質が固体なので長寿命である、完全密
閉型であるためメンテナンスフリー化が図れる、等の利
点を有しており、次世代の大電力貯蔵用電池として最も
期待が寄せられている。
2. Description of the Related Art In recent years, sodium-sulfur batteries have attracted particular attention as secondary batteries capable of storing large amounts of power. This sodium-sulfur battery uses sodium (Na) as an electrode active material on the negative electrode side, sulfur (S) or a molten salt thereof (SCl 4 ) as the electrode active material on the positive electrode side, and the like. A secondary battery in which substances are not mixed, and which operates at a high temperature of 300 to 400C, usually around 350C. This sodium-sulfur battery has advantages such as no self-discharge, high performance because the electrode active material is liquid, long life because the electrolyte is solid, and maintenance-free because it is completely sealed. It is expected to be the most promising as a next-generation high-power storage battery.

【0003】ナトリウム硫黄電池の一般的な構成は、一
方に陰極活物質である溶融金属ナトリウム、他方には正
極活物質である溶融硫黄を配し、両者をナトリウムイオ
ンに対して選択的な透過性を有するβ−アルミナなどの
固体電解質で隔離したものである。図6に、従来のナト
リウム硫黄電池の断面構成図を示す。このナトリウム硫
黄電池100には、外筒101と、外筒101内に収容
された固体電解質管103と、固体電解質管103の内
側に収容された安全管105と、固体電解質管の外側に
充填された正極活物質102と、固体電解質管103の
内側に充填された負極活物質104とが備えられてい
る。外筒101は、正極側集電体を成す有底円筒管であ
って、その材質は、例えばステンレス(SUS316L
等)やニッケル合金等からなるものである。固体電解質
管103は、有底円筒管であり、その材質は、ナトリウ
ムイオン(Na+)を選択的に透過させる性質を有する
セラミックス等からなるものであって、例えばβ−アル
ミナ(Na2O・11Al23)や、安定剤としてMg
OやLi2O等が添加されたβ″−アルミナ(3Na2
・16Al23)等が用いられる。固体電解質管103
の上部には、ガラス半田等の接合材により絶縁リング1
07が接合されており、この絶縁リング107が、安全
管105に設けられた上部フランジと外筒101に設け
られた下部フランジとに挟持されて、固体電解質管10
3を外筒101及び安全管105と一体に連結・固定す
るとともに、相互を絶縁し、ナトリウム硫黄電池100
の内部を封止するものである。材質は、絶縁性の高いα
−アルミナ等からなる。
[0003] A general configuration of a sodium-sulfur battery is that one side is provided with molten metal sodium as a cathode active material and the other side is provided with molten sulfur as a positive electrode active material, and both are selectively permeable to sodium ions. Are separated by a solid electrolyte such as β-alumina having FIG. 6 shows a sectional configuration diagram of a conventional sodium-sulfur battery. The sodium-sulfur battery 100 has an outer cylinder 101, a solid electrolyte tube 103 accommodated in the outer cylinder 101, a safety tube 105 accommodated inside the solid electrolyte tube 103, and a solid electrolyte tube filled outside. The positive electrode active material 102 and the negative electrode active material 104 filled inside the solid electrolyte tube 103 are provided. The outer cylinder 101 is a bottomed cylindrical tube forming a current collector on the positive electrode side, and is made of, for example, stainless steel (SUS316L).
Etc.) or a nickel alloy. The solid electrolyte tube 103 is a bottomed cylindrical tube made of ceramics or the like having a property of selectively transmitting sodium ions (Na +). For example, β-alumina (Na 2 O · 11Al 2 O 3 ) or Mg as a stabilizer
Β ″ -alumina (3Na 2 O) to which O or Li 2 O is added
16Al 2 O 3 ) or the like is used. Solid electrolyte tube 103
An insulating ring 1 made of a bonding material such as glass solder
07, and the insulating ring 107 is sandwiched between an upper flange provided on the safety pipe 105 and a lower flange provided on the outer cylinder 101, and the solid electrolyte pipe 10
3 is integrally connected and fixed to the outer cylinder 101 and the safety pipe 105, and is insulated from each other.
Is used to seal the inside. The material is α with high insulation
-Made of alumina or the like.

【0004】安全管105は、耐食性の高い材質、例え
ばステンレス(SUS304等)やアルミニウム等から
なる、負極側集電体を成す有底円筒管である。底部には
細孔106が形成されて、負極活物質104の、安全管
105内部への流入及び外部への流出ができるようにな
っている。そのため、固体電解質管103と安全管10
5との間隙部110に存する負極活物質104の量を、
一定量以下に保つことができる。外筒101と固体電解
質管103との間には、硫黄(S)あるいは溶融塩(S
Cl4)からなる正極活物質102が充填されており、
固体電解質管103の内側には、ナトリウムからなる負
極活物質104が充填されている。これら正極活物質1
02と負極活物質104とは、固体電解質管103によ
って隔離されている。
[0004] The safety tube 105 is a bottomed cylindrical tube made of a material having high corrosion resistance, for example, stainless steel (SUS304 or the like), aluminum, or the like, and serving as a negative electrode current collector. A pore 106 is formed at the bottom so that the negative electrode active material 104 can flow into the safety tube 105 and flow out to the outside. Therefore, the solid electrolyte tube 103 and the safety tube 10
5, the amount of the negative electrode active material 104 existing in the gap 110
It can be kept below a certain amount. Sulfur (S) or molten salt (S) is provided between the outer cylinder 101 and the solid electrolyte tube 103.
A positive electrode active material 102 made of Cl 4 );
The inside of the solid electrolyte tube 103 is filled with a negative electrode active material 104 made of sodium. These positive electrode active materials 1
02 and the negative electrode active material 104 are separated by a solid electrolyte tube 103.

【0005】次に、正極活物質102として硫黄(S)
を用いた場合における、ナトリウム硫黄電池100の充
放電反応について以下に説明する。この場合のナトリウ
ム硫黄電池100の負極における放電反応は、下記の
(式1)に示す通りである。すなわち、負極活物質10
2であるナトリウム(Na)は、電子(e-)を放出し
てナトリウムイオン(Na+)を生成する。電子(e-
は安全管105を通って外部回路へと流れ、ナトリウム
イオン(Na+)は固体電解質管103に選択的に透過
されて正極活物質102へと運搬される。
Next, sulfur (S) is used as the positive electrode active material 102.
The charge / discharge reaction of the sodium-sulfur battery 100 in the case of using is described below. The discharge reaction at the negative electrode of the sodium-sulfur battery 100 in this case is as shown in (Equation 1) below. That is, the negative electrode active material 10
Sodium (Na), which is 2, emits electrons (e ) to generate sodium ions (Na + ). Electron (e -)
Flows through the safety tube 105 to the external circuit, and sodium ions (Na + ) are selectively transmitted through the solid electrolyte tube 103 and transported to the positive electrode active material 102.

【0006】一方正極における放電反応は、下記の(式
2)に示す通りである。すなわち、正極活物質102中
に入ったナトリウムイオン(Na+)は、硫黄(S)、
及び外部回路から供給された電子(e-)と反応して、
多硫化ナトリウム(Na2x)を生成する。このナトリ
ウム硫黄電池100の充電時には、放電反応と逆の反
応、すなわち(式1),(式2)とも矢印と逆方向への
反応が起こり、ナトリウム(Na)及び硫黄(S)が生
成する。
On the other hand, the discharge reaction at the positive electrode is as shown in the following (Equation 2). That is, the sodium ions (Na + ) entering the positive electrode active material 102 are sulfur (S),
And reacts with electrons (e ) supplied from an external circuit,
Produces sodium polysulfide (Na 2 S x ). When charging the sodium-sulfur battery 100, a reaction opposite to the discharge reaction, that is, a reaction in the opposite direction to the arrow in both (Equation 1) and (Equation 2) occurs, and sodium (Na) and sulfur (S) are generated.

【0007】 (式1): 2Na → 2Na++2e- (式2): 2Na++xS+2e- → Na2X (Equation 1): 2Na → 2Na + + 2e (Equation 2): 2Na + + xS + 2e → Na 2 S X

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ナトリウム
硫黄電池において高効率化を実現するためには如何に内
部抵抗を低減するかが課題であるが、上記のナトリウム
硫黄電池100においては、この電気抵抗の低減のため
に正極活物質の硫黄に抵抗の小さい多硫化ナトリウムを
混合して用いている。しかしながら、上記の構造のナト
リウム硫黄電池100では正極室の容積は一定であり、
多硫化ナトリウムを添加量を多くしていくと内部抵抗は
小さくなるものの、電池の容量が小さくなるという問題
がある。そのため、上記のナトリウム硫黄電池100で
は多硫化ナトリウムの添加量を少なくするよりなく、そ
の内部抵抗の低減が不十分であるために、大電流を取り
出すことが困難であった。
In order to realize high efficiency in a sodium-sulfur battery, how to reduce the internal resistance is a problem. In order to reduce the sulfur content, sulfur of the positive electrode active material is mixed with sodium polysulfide having a small resistance. However, in the sodium-sulfur battery 100 having the above structure, the volume of the positive electrode chamber is constant,
As the amount of sodium polysulfide added increases, the internal resistance decreases, but there is a problem that the capacity of the battery decreases. Therefore, in the above-mentioned sodium-sulfur battery 100, it was difficult to extract a large current because the internal resistance was not sufficiently reduced without decreasing the amount of sodium polysulfide added.

【0009】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、内部抵抗を低減して高電流密度を長時間安定
して得ることができるナトリウム硫黄電池を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a sodium-sulfur battery capable of stably obtaining a high current density for a long time by reducing internal resistance.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成を採用した。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following constitution.

【0011】請求項1に記載の発明は、ナトリウムを含
む負極活物質が少なくとも収納された負極室と、硫黄を
含む正極活物質が収納された正極室と、前記負極室と前
記正極室との間に位置して前記負極活物質と前記正極活
物質を隔離し、かつナトリウムイオンに対して伝導性を
有する固体電解質とを備えたナトリウム硫黄電池であっ
て、前記正極室内において前記正極活物質の流動構造を
備えることを特徴とするナトリウム硫黄電池を上記課題
の解決手段とした。
According to the first aspect of the present invention, a negative electrode chamber containing at least a negative electrode active material containing sodium, a positive electrode chamber containing a positive electrode active material containing sulfur, and the negative electrode chamber and the positive electrode chamber. A sodium-sulfur battery including a negative electrode active material and a positive electrode active material that are located in between, and a solid electrolyte having conductivity for sodium ions, wherein the positive electrode active material is contained in the positive electrode chamber. A sodium-sulfur battery characterized by having a flow structure is provided as a means for solving the above-mentioned problem.

【0012】本発明の係る構成によれば、前記正極室を
正極活物質が連続的に流動する構造であるので、正極側
集電体近傍の正極活物質の硫黄価数が大きく変動するこ
とがなく、正極活物質の性能低下による電池容量の低下
等を防ぐことができる。
According to the structure of the present invention, since the positive electrode active material flows continuously in the positive electrode chamber, the sulfur valency of the positive electrode active material in the vicinity of the current collector on the positive electrode side may vary greatly. In addition, it is possible to prevent a decrease in battery capacity due to a decrease in performance of the positive electrode active material.

【0013】次に、請求項2に記載の発明は、前記正極
室に接続されて該正極室から正極活物質を回収するとと
もに、前記正極室に正極活物質を供給するための貯留槽
を備えることを特徴とする請求項1に記載のナトリウム
硫黄電池を上記課題の解決手段とした。
Next, the invention according to claim 2 is provided with a storage tank connected to the positive electrode chamber for recovering the positive electrode active material from the positive electrode chamber and supplying the positive electrode active material to the positive electrode chamber. A sodium-sulfur battery according to claim 1 is a means for solving the above problem.

【0014】本発明の係る構成によれば、あらかじめ正
極活物質を貯留しておく貯留槽を備えているので、一定
の硫黄価数の正極活物質を正極室に供給することができ
る。
According to the structure of the present invention, since the storage tank for storing the cathode active material in advance is provided, the cathode active material having a constant sulfur valence can be supplied to the cathode chamber.

【0015】次に、請求項3に記載の発明は、前記貯留
槽が、該貯留槽に接続されて該貯留槽に正極活物質を圧
送するためのガスを供給するガス供給源を備えることを
特徴とする請求項2に記載のナトリウム硫黄電池を上記
課題の解決手段とした。
Next, the invention according to claim 3 is that the storage tank includes a gas supply source connected to the storage tank and supplying a gas for pumping the positive electrode active material into the storage tank. A sodium-sulfur battery according to claim 2 is a means for solving the above problem.

【0016】本発明の係る構成によれば、正極室へ正極
活物質を供給する方法が、ガスによる圧送であるので、
ナトリウム硫黄電池の構造を単純化してコストの低減を
図ることができる。
According to the structure of the present invention, since the method of supplying the positive electrode active material to the positive electrode chamber is gas pressure feeding,
The structure of the sodium-sulfur battery can be simplified to reduce the cost.

【0017】次に、請求項4に記載の発明は、前記正極
活物質供給手段による正極活物質の供給速度が100m
l/分〜10ml/分の範囲であることを特徴とする請
求項1ないし3のいずれか1項に記載のナトリウム硫黄
電池を上記課題の解決手段とした。
Next, according to a fourth aspect of the present invention, the supply rate of the positive electrode active material by the positive electrode active material supply means is 100 m.
The sodium-sulfur battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the range is 1 / min to 10 ml / min.

【0018】係る構成によれば、正極室を通過する正極
活物質の速度を適切なものとして反応に供される正極活
物質の量を最適化することができる。
According to such a configuration, it is possible to optimize the amount of the positive electrode active material used for the reaction by appropriately setting the speed of the positive electrode active material passing through the positive electrode chamber.

【0019】次に、請求項5に記載の発明は、前記正極
活物質が、多硫化ナトリウムであることを特徴とする請
求項1ないし4のいずれか1項に記載のナトリウム硫黄
電池を上記課題の解決手段とした。
Next, according to a fifth aspect of the present invention, there is provided a sodium-sulfur battery according to any one of the first to fourth aspects, wherein the positive electrode active material is sodium polysulfide. Was the solution.

【0020】次に、請求項6に記載の発明は、前記正極
活物質の硫黄価数が、5以上40以下の範囲であること
を特徴とする請求項5に記載のナトリウム硫黄電池を上
記課題の解決手段とした。
Next, according to a sixth aspect of the present invention, there is provided a sodium-sulfur battery according to the fifth aspect, wherein a sulfur valence of the positive electrode active material is in a range of 5 to 40. Was the solution.

【0021】次に、請求項7に記載の発明は、前記正極
活物質の硫黄価数が、5以上8以下であることを特徴と
する請求項6に記載のナトリウム硫黄電池を上記課題の
解決手段とした。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a sodium-sulfur battery according to the sixth aspect, wherein the positive electrode active material has a sulfur valence of 5 or more and 8 or less. Means.

【0022】係る構成によれば、正極室を通過する多硫
化ナトリウムの硫黄価数を上記の範囲に設定することに
より、多硫化ナトリウムが固化することがなく、かつ多
硫化ナトリウムの比抵抗を低減することができる。
According to this configuration, by setting the sulfur valence of sodium polysulfide passing through the positive electrode chamber to the above range, the sodium polysulfide does not solidify and the specific resistance of sodium polysulfide is reduced. can do.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実
施の形態に限定されるものではない。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

【0024】図1は、本発明の一実施の形態であるナト
リウム硫黄電池の断面構成図であり、この図においてナ
トリウム硫黄電池1は、二次電池として動作して充電お
よび放電が可能な電池本体部10と、この電池本体部1
0に接続されて硫黄などからなる正極活物質の供給、回
収を行うための正極活物質回収供給器30とから概略構
成されている。
FIG. 1 is a sectional view of a sodium-sulfur battery according to an embodiment of the present invention. In this figure, a sodium-sulfur battery 1 operates as a secondary battery and can be charged and discharged. Unit 10 and the battery body 1
And a positive electrode active material recovery / supply device 30 connected to a positive electrode active material for supplying and recovering a positive electrode active material made of sulfur or the like.

【0025】電池本体部10には、ナトリウムを含む負
極活物質12aが収納されている負極室12と、硫黄を
含む正極活物質13aが収納されている正極室13とが
備えられている。また、負極活物質12aと正極活物質
13aとの間にはナトリウムイオンに対して伝導性を有
する固体電解質管14が配置されるとともに両者を隔離
している。
The battery body 10 is provided with a negative electrode chamber 12 containing a negative electrode active material 12a containing sodium and a positive electrode chamber 13 containing a positive electrode active material 13a containing sulfur. In addition, a solid electrolyte tube 14 having conductivity for sodium ions is disposed between the negative electrode active material 12a and the positive electrode active material 13a, and separates them.

【0026】負極室12は円筒状のガイド管16と、そ
の下部開口端に接合された有底円筒状の安全管17とか
ら構成されており、この安全管17の内部に負極活物質
12aであるナトリウムが収納されている。固体電解質
管14は、図1に示すように有底円筒状であり、その材
質はナトリウムイオンに対して伝導性を有するセラミッ
クスまたはガラスなどからなるものである。より具体的
には、例えば、β−アルミナ(Na2O・11Al
23)や、安定化剤としてMgO、LiO2等が添加さ
れたβ”−アルミナ(3Na2O・16Al23)等が
用いられる。固体電解質管14は安全管17を取り囲む
ように配置されており、この固体電解質管14と安全管
17との間には所定の間隔の間隙が形成されている。
The negative electrode chamber 12 is composed of a cylindrical guide tube 16 and a bottomed cylindrical safety tube 17 joined to the lower open end thereof. A certain sodium is stored. The solid electrolyte tube 14 has a bottomed cylindrical shape as shown in FIG. 1, and is made of a material such as ceramics or glass having conductivity to sodium ions. More specifically, for example, β-alumina (Na 2 O · 11Al
2 O 3) or, MgO as a stabilizer, beta LiO 2 or the like is added "-. Alumina (3Na 2 O · 16Al 2 O 3) or the like is used solid electrolyte tube 14 so as to encircle the safety tube 17 The solid electrolyte tube 14 and the safety tube 17 have a predetermined gap therebetween.

【0027】ガイド管16の他端(図示上端)には、必
要に応じて負極室12へ負極活物質12aを供給するた
めの負極活物質供給管18が挿入されている。この負極
活物質供給管18において負極活物質12aが吐出され
る先端部はガイド管16の先端の安全管17の底部近傍
に配されている。一方、負極活物質供給管18の他端は
外部の負極活物質供給源25に接続されている。また、
負極活物質供給管18の上端から内部へ、負極室12へ
供給される負極活物質12aを加熱するための棒状の内
挿ヒータ19が挿入されている。尚、上記負極活物質供
給管18は、電池が使用される際には取り除かれるか若
しくは封止されて負極室12が密閉されるようになって
いる。
At the other end (upper end in the figure) of the guide tube 16, a negative electrode active material supply pipe 18 for supplying the negative electrode active material 12a to the negative electrode chamber 12 as necessary is inserted. The tip of the negative electrode active material supply pipe 18 from which the negative electrode active material 12 a is discharged is disposed near the bottom of the safety pipe 17 at the tip of the guide pipe 16. On the other hand, the other end of the negative electrode active material supply pipe 18 is connected to an external negative electrode active material supply source 25. Also,
A rod-shaped insertion heater 19 for heating the negative electrode active material 12a supplied to the negative electrode chamber 12 is inserted from the upper end of the negative electrode active material supply pipe 18 into the inside. The negative electrode active material supply pipe 18 is removed or sealed when the battery is used so that the negative electrode chamber 12 is sealed.

【0028】固体電解質管14の上側部と、ガイド管1
6の下側部を取り囲むように有底円筒状の保護管22が
設けられており、その底部から固体電解質管14の下側
部が正極室13へ露出されている。この保護管22と上
記固体電解質管14およびガイド管16の間にセラミッ
ク充填材23が充填されており、この保護管22とセラ
ミック充填材23により、硫黄を含む正極活物質13a
によるガイド管16の腐食を防止するものである。
The upper part of the solid electrolyte tube 14 and the guide tube 1
A protective tube 22 having a bottomed cylindrical shape is provided so as to surround a lower portion of the solid electrolyte tube 6, and a lower portion of the solid electrolyte tube 14 is exposed to the positive electrode chamber 13 from the bottom. A ceramic filler 23 is filled between the protective tube 22 and the solid electrolyte tube 14 and the guide tube 16, and the sulfur-containing positive electrode active material 13a is filled with the protective tube 22 and the ceramic filler 23.
This prevents the guide tube 16 from being corroded.

【0029】正極室13は有底略円筒状の外装管20
と、その内部に配置された有底円筒状の正極容器21と
から概略構成されている。正極容器21は外装管20の
底部に設けられた穴に挿入されるとともにその側面が外
装管20の底部と接合されて一体化されている。また、
外装管20の底部の外面側には略漏斗状の正極活物質導
出部24がその広口側を外装管20の底面に向けて接合
されている。つまり、外装管20の底面に挿入された正
極容器21の底部は外装管20の底面と正極活物質導出
部24とに囲まれる空間に配置されている。また、図1
に示すように外装管20の側面に、正極室13へ正極活
物質13aを供給するための正極活物質供給口27が設
けられている。
The positive electrode chamber 13 has a substantially cylindrical outer tube 20 having a bottom.
And a positive electrode container 21 having a cylindrical shape with a bottom disposed therein. The positive electrode container 21 is inserted into a hole provided at the bottom of the outer tube 20 and its side surface is joined to the bottom of the outer tube 20 to be integrated. Also,
A substantially funnel-shaped cathode active material lead-out portion 24 is joined to the outer surface of the bottom of the outer tube 20 with its wide-open side facing the bottom surface of the outer tube 20. That is, the bottom portion of the positive electrode container 21 inserted into the bottom surface of the outer tube 20 is disposed in a space surrounded by the bottom surface of the outer tube 20 and the positive electrode active material outlet 24. FIG.
As shown in the figure, a cathode active material supply port 27 for supplying the cathode active material 13a to the cathode chamber 13 is provided on the side surface of the outer tube 20.

【0030】正極容器21の内部には固体電解質管14
とその周りを取り囲むようにして設けられた炭素繊維布
などからなる導電助材15が挿入されている。すなわ
ち、固体電解質管14を取り囲んで導電助材15が配置
されており、その導電助材15の外周を取り囲んで正極
容器21が配置されている。また、正極容器21と導電
助材15はほぼ密着するように配置されているが、導電
助材15と固体電解質管14との間には1mm程度の間
隙が設けられいる。これは、固体電解質管14の内部ま
たは外部の部品の熱変形による応力から固体電解質管1
4を保護するための構造である。正極活物質13aは固
体電解質管14と外装管20とに囲まれた領域である正
極室13に注入されるとともに上記導電助材15に含浸
されている。また、正極容器21の底部(図示下端部)
には、正極容器21と正極活物質導出部24の内部とを
連通する細孔が設けられている。
The solid electrolyte tube 14 is provided inside the positive electrode container 21.
And a conductive auxiliary material 15 such as a carbon fiber cloth provided so as to surround the periphery thereof. That is, the conductive auxiliary material 15 is arranged so as to surround the solid electrolyte tube 14, and the positive electrode container 21 is arranged so as to surround the outer periphery of the conductive auxiliary material 15. Although the positive electrode container 21 and the conductive auxiliary material 15 are arranged so as to be in close contact with each other, a gap of about 1 mm is provided between the conductive auxiliary material 15 and the solid electrolyte tube 14. This is due to the stress caused by thermal deformation of the internal or external parts of the solid electrolyte tube 14.
4 is a structure for protecting. The positive electrode active material 13 a is injected into the positive electrode chamber 13, which is a region surrounded by the solid electrolyte tube 14 and the outer tube 20, and is impregnated in the conductive auxiliary material 15. In addition, the bottom (lower end in the figure) of the positive electrode container 21
Are provided with pores communicating the positive electrode container 21 and the inside of the positive electrode active material lead-out portion 24.

【0031】上記の構成において、外装管20の開口端
(図示上端)に設けられたフランジと、ガイド管16を
支持するフランジとが、パッキン28を介して電気的に
絶縁された状態で連結されて正極室13を密閉してい
る。尚、上記の外装管20とガイド管16の連結方法は
一例として示したものであり、電気的絶縁と、気密性を
達成できる方法であれば上記に限定されない。例えば、
両者のフランジの間にα−アルミナなどの絶縁材質から
なるリングを配して、これらをガラス半田などの接合材
によって接合一体化することもできる。
In the above configuration, the flange provided at the open end (upper end in the figure) of the outer tube 20 and the flange supporting the guide tube 16 are connected via the packing 28 in an electrically insulated state. Thus, the positive electrode chamber 13 is sealed. The method of connecting the outer tube 20 and the guide tube 16 is shown as an example, and is not limited to the above method as long as it can achieve electrical insulation and airtightness. For example,
A ring made of an insulating material such as α-alumina may be provided between the two flanges, and these may be joined and integrated by a joining material such as glass solder.

【0032】正極活物質供給回収器30は、貯留槽32
と、この貯留槽32に収納された正極活物質13aを圧
送するためのガスを供給するガス供給源31とから概略
構成されている。貯留槽32に設けられた2本の配管3
3、34は、それぞれ外装管20の側面に設けられた正
極活物質供給口27と、外装管20の底部に配された正
極活物質導出部24とに接続されている。これらの配管
33、34には逆止弁35、36がそれぞれの経路中に
設けられており、内部を流れる正極活物質13aが逆流
しない構造とされている。
The positive electrode active material supply / recovery device 30 includes a storage tank 32.
And a gas supply source 31 for supplying a gas for pumping the positive electrode active material 13a stored in the storage tank 32. Two pipes 3 provided in the storage tank 32
Reference numerals 3 and 34 are respectively connected to a positive electrode active material supply port 27 provided on a side surface of the outer tube 20 and a positive electrode active material outlet 24 disposed at the bottom of the outer tube 20. These pipes 33 and 34 are provided with check valves 35 and 36 in their respective paths, so that the positive electrode active material 13a flowing inside does not flow backward.

【0033】上記の正極活物質供給回収器30は、ガス
供給源31からアルゴンなどのガスを貯留槽32に供給
して貯留槽32に収納された正極活物質13aに圧力を
印加することにより、配管33へ正極活物質13aを圧
送し、外装管20の側面の正極活物質供給口27を介し
て正極室13へ正極活物質13aの供給を行う。また、
正極活物質導出部24に接続された配管34を介して導
電助材15近傍で反応に供された正極活物質13aを正
極室13から回収し、貯留槽32へ収納するようになっ
ている。
The above-described positive electrode active material supply / recovery device 30 supplies a gas such as argon from a gas supply source 31 to a storage tank 32 and applies pressure to the positive electrode active material 13 a stored in the storage tank 32, The positive electrode active material 13a is pressure-fed to the pipe 33, and the positive electrode active material 13a is supplied to the positive electrode chamber 13 through the positive electrode active material supply port 27 on the side surface of the outer tube 20. Also,
The positive electrode active material 13a used for the reaction in the vicinity of the conductive auxiliary material 15 is recovered from the positive electrode chamber 13 through a pipe 34 connected to the positive electrode active material outlet 24, and stored in the storage tank 32.

【0034】次に、電池本体部10における正極活物質
13aの流れを図2を参照して説明する。図2は、電池
本体部10の要部を拡大して示す断面構成図である。上
記の構成のナトリウム硫黄電池1において図1に示す貯
留槽32から配管33を通じて供給された正極活物質1
3aは、図2に示す正極活物質供給口27を介して外装
管20の側面から正極室13に導入される。正極活物質
13aは正極容器21と外装管20とにかこまれる部分
に満たされて、その液面が正極容器21の開口端まで達
すると正極容器21の内側へ流れ込み導電助材15に含
浸されて充放電時の反応に供される。その後正極活物質
13aは、正極容器21の底部に設けられた孔を通じて
正極活物質導出部24へ導かれて電池本体部10の外部
へ導出され、図1に示す配管34を通じて貯留槽32へ
収納される。
Next, the flow of the positive electrode active material 13a in the battery body 10 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional configuration diagram illustrating a main part of the battery main body 10. The positive electrode active material 1 supplied from the storage tank 32 shown in FIG.
3a is introduced into the positive electrode chamber 13 from the side of the outer tube 20 via the positive electrode active material supply port 27 shown in FIG. The positive electrode active material 13a is filled in a portion surrounded by the positive electrode container 21 and the outer tube 20, and when the liquid surface reaches the opening end of the positive electrode container 21, it flows into the inside of the positive electrode container 21 and is impregnated with the conductive auxiliary material 15. Used for the reaction during charging and discharging. Thereafter, the positive electrode active material 13a is guided to the positive electrode active material lead-out part 24 through a hole provided at the bottom of the positive electrode container 21, led out of the battery main body part 10, and stored in the storage tank 32 through the pipe 34 shown in FIG. Is done.

【0035】一方、負極活物質12aは安全管17の底
部に設けられた連通孔17aを介して安全管17と固体
電解質管14との間隙に毛細管現象によって広がり、イ
オン化されて固体電解質管14を伝導し、正極活物質1
3aとの反応に供される。このように安全管17が設け
られていることにより、固体電解質管14が破損した場
合であっても正極活物質13aと負極活物質12aとが
直接反応する部位をわずかな範囲に抑えることができ
る。従って、これらの活物質が直接反応した際の発熱を
最小限に抑えることができる。
On the other hand, the negative electrode active material 12a spreads through a communication hole 17a provided at the bottom of the safety tube 17 into the gap between the safety tube 17 and the solid electrolyte tube 14 by capillary action, and is ionized to cause the solid electrolyte tube 14 to be ionized. Conductive, positive electrode active material 1
It is subjected to a reaction with 3a. By providing the safety tube 17 in this way, even when the solid electrolyte tube 14 is broken, the site where the positive electrode active material 13a and the negative electrode active material 12a directly react can be suppressed to a small range. . Therefore, heat generation when these active materials react directly can be minimized.

【0036】上記のナトリウム硫黄電池1は、充電中あ
るいは放電中に正極活物質である硫黄および/または多
硫化ナトリウムが正極室13内部を連続的に通過する流
動型である。このような構成とすることにより、導電助
材15近傍で反応に供される正極活物質13aが連続的
に特定の方向(図示下方向)に流されているため、導電
助材15近傍の正極活物質13aの硫黄価数が大きく変
動することがない。これにより長時間安定して高電流密
度で放電させることができる。この理由を以下に詳細に
説明する。
The sodium-sulfur battery 1 is of a fluid type in which sulfur and / or sodium polysulfide as a positive electrode active material continuously passes through the inside of the positive electrode chamber 13 during charging or discharging. With such a configuration, the positive electrode active material 13a to be subjected to the reaction near the conductive auxiliary material 15 is continuously flowed in a specific direction (downward in the drawing). The sulfur valency of the active material 13a does not greatly change. Thereby, it is possible to stably discharge at a high current density for a long time. The reason will be described in detail below.

【0037】ナトリウム硫黄電池1の正極側においては
放電時には先述の(式2)に示す反応が進行する。すな
わち、正極活物質である硫黄が多硫化ナトリウムへと変
成する。あるいは、多硫化ナトリウムとナトリウムイオ
ンの反応によって多硫化ナトリウムの硫黄価数が小さく
なる反応が進行する。
At the time of discharging on the positive electrode side of the sodium-sulfur battery 1, the reaction shown in the above-mentioned (formula 2) proceeds. That is, sulfur, which is a positive electrode active material, is transformed into sodium polysulfide. Alternatively, a reaction in which the sulfur valence of sodium polysulfide decreases due to the reaction between sodium polysulfide and sodium ions proceeds.

【0038】ここで、図3に一般的な構成のナトリウム
硫黄電池における正極活物質の比抵抗を測定した結果を
示す。この図に示すように、正極活物質内の硫黄価数の
低下に伴って正極活物質の比抵抗は急激に減少する。特
に、硫黄価数が8以下の領域では比抵抗が10(Ωc
m)以下となる。このことは、図4に示すグラフからも
確認できる。図4のグラフは正極活物質の硫黄価数を変
化させて、電流密度と電圧を測定した結果を示すもので
ある。このグラフに示すように正極活物質の硫黄価数が
小さいほど、電流密度に対する電圧降下量が小さくな
る。従って、硫黄価数が小さい領域ではナトリウム硫黄
電池の内部抵抗が小さくなり、高電流密度での放電が可
能であることがわかる。
FIG. 3 shows the result of measuring the specific resistance of the positive electrode active material in a sodium-sulfur battery having a general configuration. As shown in this figure, the specific resistance of the positive electrode active material sharply decreases as the sulfur valence in the positive electrode active material decreases. In particular, in the region where the sulfur valence is 8 or less, the specific resistance is 10 (Ωc
m) This can be confirmed from the graph shown in FIG. The graph of FIG. 4 shows the results of measuring the current density and the voltage while changing the sulfur valence of the positive electrode active material. As shown in this graph, the smaller the sulfur valence of the positive electrode active material, the smaller the voltage drop with respect to the current density. Therefore, it can be seen that the internal resistance of the sodium-sulfur battery is low in a region where the sulfur valence is small, and that discharge at a high current density is possible.

【0039】しかしながら、正極活物質13aの硫黄価
数が2.7以下となると、正極活物質13a中にNa2
2の固相が生じる。これは硫黄価数の低下に伴って生
成されたNa22の融点が900℃程度であり、ナトリ
ウム硫黄電池の運転温度が350℃程度であることによ
り生じるものである。この固相が生じても液層の組成は
一定であるので起電力が低下することはないが、ナトリ
ウム硫黄電池の運転温度では融解しないものであるため
活物質が減少して電池容量が低下する。このことから、
正極活物質の硫黄価数は上記の容量低下が起こらない範
囲とする必要があり、具体的には5以上とすることが好
ましい。また、硫黄価数が大きすぎると内部抵抗が大き
くなるので、硫黄価数は40以下とすることが好まし
く、より好ましくは比抵抗が10(Ωcm)以下となる
8以下である。
However, when the sulfur valence of the positive electrode active material 13a is 2.7 or less, Na 2 is contained in the positive electrode active material 13a.
A solid phase of S 2 results. This is caused by the melting point of Na 2 S 2 generated with a decrease in the sulfur valence is about 900 ° C., the operating temperature of the sodium-sulfur battery is about 350 ° C.. Even if this solid phase occurs, the composition of the liquid layer is constant so that the electromotive force does not decrease, but since it does not melt at the operating temperature of the sodium sulfur battery, the active material decreases and the battery capacity decreases. . From this,
The sulfur valence of the positive electrode active material needs to be in a range where the above-mentioned capacity reduction does not occur, and specifically, it is preferably 5 or more. Further, if the sulfur valence is too large, the internal resistance becomes large. Therefore, the sulfur valence is preferably set to 40 or less, more preferably 8 or less which makes the specific resistance 10 (Ωcm) or less.

【0040】ところで、上記のようにナトリウム硫黄電
池を放電させると正極活物質の硫黄価数は低下する。電
池の性能低下が起こらない硫黄価数の下限は5であるの
で、最初に設定された硫黄価数が小さいほど、この下限
値に早く達することになる。つまり、硫黄価数を小さく
すると電池容量が小さくなる。本実施形態のナトリウム
硫黄電池1によれば、上述のように正極活物質13aが
連続的に正極室13内を流動されるので、反応が進行す
る導電助材15の近傍には、充電時、放電時ともに硫黄
価数が小さい正極活物質13aを供給することができ
る。つまり、充放電時の反応が進行する導電助材15近
傍には常に安定して比抵抗の小さい正極活物質13aが
供給される。従って、本実施形態のナトリウム硫黄電池
は内部抵抗を低減することができるとともに、正極活物
質13aの硫黄価数の変動による電池の性能低下がな
く、長時間に渡る高電流密度での運転が可能である。
When the sodium-sulfur battery is discharged as described above, the sulfur valence of the positive electrode active material decreases. Since the lower limit of the sulfur number at which the performance of the battery does not decrease is 5, the lower the sulfur number initially set, the sooner the lower limit is reached. That is, when the sulfur valence is reduced, the battery capacity is reduced. According to the sodium-sulfur battery 1 of the present embodiment, the positive electrode active material 13a flows continuously in the positive electrode chamber 13 as described above. It is possible to supply the positive electrode active material 13a having a small sulfur valence both at the time of discharging. That is, the positive electrode active material 13a having a small specific resistance is always supplied to the vicinity of the conductive auxiliary material 15 where the reaction at the time of charging and discharging proceeds. Therefore, the sodium-sulfur battery of the present embodiment can reduce the internal resistance and can operate at a high current density for a long time without a decrease in the performance of the battery due to a change in the sulfur valence of the positive electrode active material 13a. It is.

【0041】上記のナトリウム硫黄電池1は、複数本を
組み合わせてモジュール化して使用することができる。
その本数は目的とする電力規模に応じて適宜変更すれば
良く、本数に応じて数kW〜数MWまでの電力を貯蔵す
ることが可能である。このように上記ナトリウム硫黄電
池1をモジュール化して用いるならば、上記貯留槽32
を複数の電池本体部10で共有する構成とすることが可
能になり、効率的にモジュールを構成することができ
る。
The above-mentioned sodium-sulfur battery 1 can be used as a module by combining a plurality of batteries.
The number may be changed as appropriate according to the target power scale, and power of several kW to several MW can be stored according to the number. If the sodium-sulfur battery 1 is used as a module as described above, the storage tank 32
Can be shared by a plurality of battery main units 10, and a module can be configured efficiently.

【0042】[0042]

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明の効果をより
詳細に説明するが、以下に示す実施例は本発明を何ら限
定するものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the effects of the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples do not limit the present invention in any way.

【0043】まず、図1に示すナトリウム硫黄電池1に
負極活物質としてナトリウムを充填し、正極活物質とし
て硫化ナトリウムを充填した。このとき硫化ナトリウム
の硫黄価数が5となるように設定した。次に、貯留槽か
ら正極室への正極活物質の供給速度を40ml/分に設
定して、運転温度350℃にてナトリウム硫黄電池を放
電させて時間経過に対する電力密度を計測した。
First, sodium was charged into the sodium-sulfur battery 1 shown in FIG. 1 as a negative electrode active material, and sodium sulfide was charged as a positive electrode active material. At this time, the sulfur valency of sodium sulfide was set to 5. Next, the supply rate of the positive electrode active material from the storage tank to the positive electrode chamber was set to 40 ml / min, and the sodium-sulfur battery was discharged at an operating temperature of 350 ° C. to measure the power density over time.

【0044】(比較例)次に、比較として図6に示す従
来の構成のナトリウム硫黄電池に負極活物質としてナト
リウムを充填し、正極活物質として硫化ナトリウムを充
填した。このとき硫化ナトリウムの硫黄価数を上記実施
例1と同様の5とした。このナトリウム電池を運転温度
350℃にて放電させて、時間経過に対する電力密度の
変化を測定した。
Comparative Example Next, for comparison, a sodium-sulfur battery having a conventional configuration shown in FIG. 6 was filled with sodium as a negative electrode active material and sodium sulfide as a positive electrode active material. At this time, the sulfur valence of sodium sulfide was set to 5, which was the same as that in Example 1. The sodium battery was discharged at an operating temperature of 350 ° C., and a change in power density over time was measured.

【0045】以上の実施例および比較例の電力密度の測
定結果を図5に示す。図5に符号41で示す比較例のナ
トリウム硫黄電池は時間の経過とともに電力密度が低下
し、90分後には約3分の2程度まで電力密度が低下し
ている。これに対して、図5に符号40で示す本発明の
実施例のナトリウム硫黄電池はこのように電力密度が低
下することがなく、130分を経過しても電力密度はほ
ぼ一定である。
FIG. 5 shows the measurement results of the power densities of the above Examples and Comparative Examples. The power density of the sodium-sulfur battery of the comparative example indicated by reference numeral 41 in FIG. 5 decreases over time, and after 90 minutes, the power density decreases to about two thirds. In contrast, the power density of the sodium-sulfur battery according to the embodiment of the present invention indicated by reference numeral 40 in FIG. 5 does not decrease in this way, and the power density is almost constant even after 130 minutes.

【0046】本実施例および比較例においては高電流密
度で放電させるために正極活物質である硫化ナトリウム
の硫黄価数を上記のように小さくしている。このため、
従来のナトリウム硫黄電池では図5に示すように早い段
階で電力低下が起こっているが、上記実施例のナトリウ
ム硫黄電池においては硫黄価数が小さいにも関わらず、
電力密度の低下が現れていない。従って、本発明のナト
リウム硫黄電池は長時間の高電流密度で放電することが
可能であることが確認された。
In this example and the comparative example, the sulfur valence of sodium sulfide, which is a positive electrode active material, is reduced as described above in order to discharge at a high current density. For this reason,
In the conventional sodium-sulfur battery, as shown in FIG. 5, the power is reduced at an early stage, but in the sodium-sulfur battery of the above embodiment, despite the small sulfur valence,
No decrease in power density has appeared. Therefore, it was confirmed that the sodium-sulfur battery of the present invention can be discharged at a high current density for a long time.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
ナトリウム硫黄電池は、ナトリウムを含む負極活物質が
少なくとも収納された負極室と、硫黄を含む正極活物質
が収納された正極室と、前記負極室と前記正極室との間
をに位置して前記負極活物質と前記正極活物質を隔離
し、かつナトリウムイオンに対して伝導性を有する固体
電解質とを備えたナトリウム硫黄電池であって、前記正
極室内において前記正極活物質の流動構造を備えた構成
としたので、近傍の正極活物質の硫黄価数が大きく変動
することがなく、正極活物質の性能低下による電池容量
の低下等を防ぐことができる。
As described in detail above, the sodium-sulfur battery of the present invention comprises a negative electrode chamber containing at least a negative electrode active material containing sodium and a positive electrode chamber containing a positive electrode active material containing sulfur. A sodium-sulfur battery including a solid electrolyte that is located between the negative electrode chamber and the positive electrode chamber, separates the negative electrode active material and the positive electrode active material, and has conductivity for sodium ions. Therefore, since the positive electrode active material has a flow structure in the positive electrode chamber, the sulfur valence of the nearby positive electrode active material does not greatly change, and the battery capacity decreases due to the deterioration of the performance of the positive electrode active material. Can be prevented.

【0048】次に、本発明のナトリウム硫黄電池は、前
記正極室に接続されて該正極室から正極活物質を回収す
るとともに、前記正極室に正極活物質を供給するための
貯留槽を備える構成としたので、あらかじめ正極活物質
を貯留しておく貯留槽を備えて、一定の硫黄価数の正極
活物質を正極室に供給することができる。これにより、
高電流密度で長時間の放電が可能になる。
Next, the sodium-sulfur battery of the present invention is provided with a storage tank connected to the positive electrode chamber for recovering the positive electrode active material from the positive electrode chamber and supplying the positive electrode active material to the positive electrode chamber. Therefore, a positive electrode active material having a constant sulfur valence can be supplied to the positive electrode chamber by providing a storage tank for storing the positive electrode active material in advance. This allows
Long-term discharge at high current density is possible.

【0049】次に、本発明のナトリウム硫黄電池は、前
記貯留槽が、該貯留槽に接続されて該貯留槽に正極活物
質を圧送するためのガスを供給するガス供給源を備える
構成としたので、ナトリウム硫黄電池の構造を単純化し
てコストの低減を図ることができる。
Next, the sodium-sulfur battery of the present invention has a configuration in which the storage tank is provided with a gas supply source connected to the storage tank and supplying a gas for pumping the positive electrode active material into the storage tank. Therefore, the structure of the sodium-sulfur battery can be simplified and cost can be reduced.

【0050】次に、本発明のナトリウム硫黄電池は、前
記正極活物質供給手段による正極活物質の供給速度が1
00ml/分〜10ml/分の範囲としたので、正極側
集電体を通過する正極活物質の速度を適切な範囲に設定
して反応に供される正極活物質の量を最適化することが
できる。従って長時間安定して電力を取り出すことがで
きる。
Next, in the sodium-sulfur battery of the present invention, the supply rate of the positive electrode active material by the positive electrode active material supply means is one.
Since the flow rate is set in the range of 00 ml / min to 10 ml / min, the speed of the positive electrode active material passing through the current collector on the positive electrode side can be set in an appropriate range to optimize the amount of the positive electrode active material used for the reaction. it can. Therefore, power can be taken out stably for a long time.

【0051】次に、本発明のナトリウム電池は、前記正
極活物質を多硫化ナトリウムとし、その硫黄価数を、5
以上40以下の範囲とする、あるいは5以上8以下の範
囲とすることにより、多硫化ナトリウムが固化すること
がなく、かつ多硫化ナトリウムの比抵抗を低減すること
ができる。
Next, in the sodium battery of the present invention, the positive electrode active material is sodium polysulfide, and its sulfur number is 5
By setting the range to 40 or more, or 5 to 8 or less, sodium polysulfide does not solidify and the specific resistance of sodium polysulfide can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 図1は、本発明の一実施の形態であるナトリ
ウム硫黄電池の断面構成図である。
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of a sodium-sulfur battery according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図2は、図1に示すナトリウム硫黄電池の正
極活物質が流動される部分を拡大して示す断面構成図で
ある。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional configuration diagram illustrating a portion where a positive electrode active material of the sodium-sulfur battery illustrated in FIG. 1 flows.

【図3】 図3は、正極活物質の硫黄価数とその比抵抗
の関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the sulfur valency of a positive electrode active material and its specific resistance.

【図4】 図4は、正極活物質の硫黄価数と、ナトリウ
ム硫黄電池のI−V特性の関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the sulfur valency of a positive electrode active material and the IV characteristics of a sodium-sulfur battery.

【図5】 図5は、実施例と比較例のナトリウム硫黄電
池の経時的な電力密度の変化を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing changes in power density over time of the sodium-sulfur batteries of the example and the comparative example.

【図6】 図6は、従来のナトリウム硫黄電池の構成の
一例を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a conventional sodium-sulfur battery.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ナトリウム硫黄電池 12 負極室 12a 負極活物質 13 正極室 13a 正極活物質 14 固体電解質管 15 導電助材 31 ガス供給源 32 貯留槽 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sodium sulfur battery 12 Negative electrode chamber 12a Negative electrode active material 13 Positive electrode chamber 13a Positive electrode active material 14 Solid electrolyte tube 15 Conductive auxiliary material 31 Gas supply source 32 Storage tank

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷本 浩一 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 Fターム(参考) 5H029 AJ06 AK05 AL13 AM14 AM15 BJ02 BJ24 DJ02 DJ06 DJ09 HJ00  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Koichi Tanimoto 2-1-1 Shinhama, Arai-machi, Takasago-shi, Hyogo F-term in Takasago Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 5H029 AJ06 AK05 AL13 AM14 AM15 BJ02 BJ24 DJ02 DJ06 DJ09 HJ00

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ナトリウムを含む負極活物質が少なくと
も収納された負極室と、硫黄を含む正極活物質が収納さ
れた正極室と、前記負極室と前記正極室との間に位置し
て前記負極活物質と前記正極活物質を隔離し、かつナト
リウムイオンに対して伝導性を有する固体電解質とを備
えたナトリウム硫黄電池であって、 前記正極室内において前記正極活物質の流動構造を備え
ることを特徴とするナトリウム硫黄電池。
A negative electrode chamber containing at least a negative electrode active material containing sodium; a positive electrode chamber containing a positive electrode active material containing sulfur; and the negative electrode positioned between the negative electrode chamber and the positive electrode chamber. A sodium-sulfur battery including an active material and a solid electrolyte that isolates the positive electrode active material and has conductivity for sodium ions, comprising a flow structure of the positive electrode active material in the positive electrode chamber. Sodium sulfur battery.
【請求項2】 前記正極室に接続されて該正極室から正
極活物質を回収するとともに、前記正極室に正極活物質
を供給するための貯留槽を備えることを特徴とする請求
項1に記載のナトリウム硫黄電池。
2. The storage device according to claim 1, further comprising: a storage tank connected to the cathode chamber for recovering the cathode active material from the cathode chamber and supplying the cathode active material to the cathode chamber. Sodium-sulfur battery.
【請求項3】 前記貯留槽が、該貯留槽に接続されて該
貯留槽に正極活物質を圧送するためのガスを供給するガ
ス供給源を備えることを特徴とする請求項2に記載のナ
トリウム硫黄電池。
3. The sodium storage tank according to claim 2, wherein the storage tank includes a gas supply source connected to the storage tank to supply a gas for pumping the positive electrode active material into the storage tank. Sulfur battery.
【請求項4】 前記貯留槽から正極室への正極活物質の
供給速度が100ml/分〜10ml/分の範囲である
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記
載のナトリウム硫黄電池。
4. The sodium according to claim 1, wherein a supply rate of the positive electrode active material from the storage tank to the positive electrode chamber is in a range of 100 ml / min to 10 ml / min. Sulfur battery.
【請求項5】 前記正極活物質が、硫黄と多硫化ナトリ
ウムとからなることを特徴とする請求項1ないし4のい
ずれか1項に記載のナトリウム硫黄電池。
5. The sodium-sulfur battery according to claim 1, wherein the positive electrode active material comprises sulfur and sodium polysulfide.
【請求項6】 前記正極活物質の硫黄価数が、5以上4
0以下の範囲であることを特徴とする請求項5に記載の
ナトリウム硫黄電池。
6. The positive active material has a sulfur valence of 5 or more and 4 or more.
The sodium-sulfur battery according to claim 5, wherein the range is 0 or less.
【請求項7】 前記正極活物質の硫黄価数が、5以上8
以下であることを特徴とする請求項6に記載のナトリウ
ム硫黄電池。
7. The positive active material has a sulfur valence of 5 or more and 8 or more.
The sodium-sulfur battery according to claim 6, wherein:
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