JP2772408B2 - ナトリウム溶融塩電池 - Google Patents
ナトリウム溶融塩電池Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ナトリウム硫黄（Ｎａ
／Ｓ）電池の固体電解質が万一大破損したときに、Ｎａ
とＳの直接反応を抑制、または、抑止して拡大事故を防
止するナトリウム溶融塩電池及びそれを単電池とするサ
ブモジュール電池及びモジュール電池に関する。
／Ｓ）電池の固体電解質が万一大破損したときに、Ｎａ
とＳの直接反応を抑制、または、抑止して拡大事故を防
止するナトリウム溶融塩電池及びそれを単電池とするサ
ブモジュール電池及びモジュール電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来型のＮａ／Ｓ電池の断面図
である。図において、１は正極である耐食性処理を施し
てある正極容器、２はβ”アルミナ製の固体電解質、３
はステンレス鋼製の安全管、４は正極端子、５はＮａ注
入管を兼ねる負極端子、６は正極と負極側を区分け絶縁
するためのαアルミナによる熱圧接部、７はグラファイ
トフェルトに正極活物質Ｓを含浸した硫黄モ−ルド、そ
して８は負極活物質Ｎａである。
である。図において、１は正極である耐食性処理を施し
てある正極容器、２はβ”アルミナ製の固体電解質、３
はステンレス鋼製の安全管、４は正極端子、５はＮａ注
入管を兼ねる負極端子、６は正極と負極側を区分け絶縁
するためのαアルミナによる熱圧接部、７はグラファイ
トフェルトに正極活物質Ｓを含浸した硫黄モ−ルド、そ
して８は負極活物質Ｎａである。
【０００３】このＮａ／Ｓ電池は、温度３００〜４００
℃で運転され、電池の放電時には負極活物質であるＮａ
はイオンとなつて固体電解質２を通過し、正極活物質Ｓ
と次式（１）のように反応して多硫化ナトリウム（Ｎａ
2Ｓx、Ｘ＝３〜５）を生成する。
℃で運転され、電池の放電時には負極活物質であるＮａ
はイオンとなつて固体電解質２を通過し、正極活物質Ｓ
と次式（１）のように反応して多硫化ナトリウム（Ｎａ
2Ｓx、Ｘ＝３〜５）を生成する。
【０００４】
【化１】２Ｎａ＋ｘＳ→Ｎａ2Ｓx ……（１） 本電池構成において、万一固体電解質２（β”アルミ
ナ）が破損すると、金属ナトリウムと硫黄が接触して直
接反応を起こし、その反応生成熱によって電池内は高
温、高圧となる。例えば、０．３ｇのＮａが全てＳと反
応したものとすると、その反応生成熱は１０００℃以上
に上昇することが経験されている。また、これが断熱状
態で反応したものとすると、ほぼ、２０００℃に達する
ものと予測される。このため電池の安全管３や正極容器
１は高温腐食、または、溶融による破損、さらには、電
池の一番機械的に脆弱な熱圧接部６が破損することにな
る。
ナ）が破損すると、金属ナトリウムと硫黄が接触して直
接反応を起こし、その反応生成熱によって電池内は高
温、高圧となる。例えば、０．３ｇのＮａが全てＳと反
応したものとすると、その反応生成熱は１０００℃以上
に上昇することが経験されている。また、これが断熱状
態で反応したものとすると、ほぼ、２０００℃に達する
ものと予測される。このため電池の安全管３や正極容器
１は高温腐食、または、溶融による破損、さらには、電
池の一番機械的に脆弱な熱圧接部６が破損することにな
る。
【０００５】以上のようなことから、従来は万一電池の
破損により火災となつたら、排煙処理装置によって排気
することが考えられていた。しかし、この方法は、単電
池１ケが破損すると、他の電池へ伝播し、拡大してサブ
モジュ−ル電池、ひいてはモジュ−ル電池を破損するこ
とになる。また、排煙処理装置は効率がよくなく、煙や
エアロゾルなどを捕集することが難しいこと及び有害ガ
スが放出されるため有効な方法ではないなどの問題があ
った。
破損により火災となつたら、排煙処理装置によって排気
することが考えられていた。しかし、この方法は、単電
池１ケが破損すると、他の電池へ伝播し、拡大してサブ
モジュ−ル電池、ひいてはモジュ−ル電池を破損するこ
とになる。また、排煙処理装置は効率がよくなく、煙や
エアロゾルなどを捕集することが難しいこと及び有害ガ
スが放出されるため有効な方法ではないなどの問題があ
った。
【０００６】そこで、特開昭６０−１２６８１号公報の
ように、ＮａとＳが反応した場合、電池の内圧の上昇す
ることを利用して電池上部のＮａリザ−バにＮａを押し
上げてしまう方法や、特開平３−２０３１７０号公報及
び特開平３−１１２５６８号公報のように、ＮａとＳの
反応時にシリコン油やセラミック粒子を投入して反応を
沈静化する方法が提案された。
ように、ＮａとＳが反応した場合、電池の内圧の上昇す
ることを利用して電池上部のＮａリザ−バにＮａを押し
上げてしまう方法や、特開平３−２０３１７０号公報及
び特開平３−１１２５６８号公報のように、ＮａとＳの
反応時にシリコン油やセラミック粒子を投入して反応を
沈静化する方法が提案された。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術はいかの
問題があった。 万一電池の破損事故が起こった場合、排煙処理装置
によって大気放出する方法は、単電池１ケ破損すると他
の電池へ伝播し、拡大してモジュ−ル電池の破損につな
がること及び排煙処理装置の捕集効率はよくなく、有害
物質を大気中に放出する。 特開昭６０−１２６８１号公報のようにＮａとＳが
反応した場合、時間経過と共に圧力バランスして、一旦
押し上げたＮａが重力で流下して再び反応する。この繰
り返しが行われると、Ｎａ吸い上げ管はサイホン管でも
あるため、一度、Ｎａが供給されるとサイホン効果で連
続的にＮａが供給される。 特開平３−２０３１７０号公報及び特開平３−１１
２５６８号公報の方法は、ＮａとＳは瞬時に反応するこ
と及び酸素の供給を遮断しても激しく火炎を上げて反応
する性質を持っているので、窒息効果は望めない。 本発明の目的は、正極と負極活物質の反応対象物の一方
の大半を、または、双方の活物質を他の物質と反応させ
て安定な化合物とし、ＮａとＳの直接反応を抑制するこ
とができるナトリウム溶融塩電池及びそれを単電池とす
るサブモジュール電池及びモジュール電池を提供するこ
とにある。
問題があった。 万一電池の破損事故が起こった場合、排煙処理装置
によって大気放出する方法は、単電池１ケ破損すると他
の電池へ伝播し、拡大してモジュ−ル電池の破損につな
がること及び排煙処理装置の捕集効率はよくなく、有害
物質を大気中に放出する。 特開昭６０−１２６８１号公報のようにＮａとＳが
反応した場合、時間経過と共に圧力バランスして、一旦
押し上げたＮａが重力で流下して再び反応する。この繰
り返しが行われると、Ｎａ吸い上げ管はサイホン管でも
あるため、一度、Ｎａが供給されるとサイホン効果で連
続的にＮａが供給される。 特開平３−２０３１７０号公報及び特開平３−１１
２５６８号公報の方法は、ＮａとＳは瞬時に反応するこ
と及び酸素の供給を遮断しても激しく火炎を上げて反応
する性質を持っているので、窒息効果は望めない。 本発明の目的は、正極と負極活物質の反応対象物の一方
の大半を、または、双方の活物質を他の物質と反応させ
て安定な化合物とし、ＮａとＳの直接反応を抑制するこ
とができるナトリウム溶融塩電池及びそれを単電池とす
るサブモジュール電池及びモジュール電池を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、負極活物質であるナトリウム（Ｎａ）
と、正極活物質である硫黄（Ｓ）と、前記ナトリウムと
硫黄を区画する固体電解質と、前記ナトリウムと硫黄が
直接接触して反応する際にナトリウムと硫黄の少なくと
も一方と反応して化学的に安定な反応生成物としナトリ
ウムとイオウの直接反応を抑制する直接反応抑制手段
と、を備え、前記直接反応抑制手段は、シリカ（ＳｉＯ
2 ）と、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ 3 ）、炭酸ナトリウム
（Ｎａ 2 ＣＯ 3 ）及び炭酸鉄（ＦｅＣＯ 3 ）の１種以上と
を１：１の割合に混合した直接反応抑制剤を有すること
を特徴とするものである。
め、本発明は、負極活物質であるナトリウム（Ｎａ）
と、正極活物質である硫黄（Ｓ）と、前記ナトリウムと
硫黄を区画する固体電解質と、前記ナトリウムと硫黄が
直接接触して反応する際にナトリウムと硫黄の少なくと
も一方と反応して化学的に安定な反応生成物としナトリ
ウムとイオウの直接反応を抑制する直接反応抑制手段
と、を備え、前記直接反応抑制手段は、シリカ（ＳｉＯ
2 ）と、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ 3 ）、炭酸ナトリウム
（Ｎａ 2 ＣＯ 3 ）及び炭酸鉄（ＦｅＣＯ 3 ）の１種以上と
を１：１の割合に混合した直接反応抑制剤を有すること
を特徴とするものである。
【０００９】前記のナトリウム溶融塩電池において、直
接反応抑制手段は、ナトリウムと硫黄との直接接触反応
により発生する熱を受けて内有物を放出する容器と、こ
の容器内に主反応対象物であるＮａ量の約２倍以上充填
された直接反応抑制剤とから成るものがよい。また、直
接反応抑制手段は、ナトリウム中に設けられたもの、ナ
トリウムが注入される安全管と、その外側に位置する固
体電解質との間に設けられたもの、及びナトリウムが注
入される安全管内のナトリウム自由液面の上方に設けら
れたものがよい。
接反応抑制手段は、ナトリウムと硫黄との直接接触反応
により発生する熱を受けて内有物を放出する容器と、こ
の容器内に主反応対象物であるＮａ量の約２倍以上充填
された直接反応抑制剤とから成るものがよい。また、直
接反応抑制手段は、ナトリウム中に設けられたもの、ナ
トリウムが注入される安全管と、その外側に位置する固
体電解質との間に設けられたもの、及びナトリウムが注
入される安全管内のナトリウム自由液面の上方に設けら
れたものがよい。
【００１０】また本発明は、ナトリウム溶融塩電池から
なる複数の単電池と、各単電池を個々に区切る仕切り部
材と、この仕切り部材で区切られた各部屋に充填された
前記の直接反応抑制剤と、を備えたサブモジュール電池
である。
なる複数の単電池と、各単電池を個々に区切る仕切り部
材と、この仕切り部材で区切られた各部屋に充填された
前記の直接反応抑制剤と、を備えたサブモジュール電池
である。
【００１１】また本発明は、ナトリウム溶融塩電池から
なる複数の単電池と、各単電池を個々に区切る仕切り部
材とを備えたサブモジュール電池が多段に重ねて連結さ
れたモジュール電池において、前記仕切り部材で区切ら
れた各部屋の単電池の異常を検出するセンサーと、この
センサーの検出信号に基づいて前記各部屋に前記の直接
反応抑制剤を供給する抑制剤供給手段と、を備えたモジ
ュール電池である。
なる複数の単電池と、各単電池を個々に区切る仕切り部
材とを備えたサブモジュール電池が多段に重ねて連結さ
れたモジュール電池において、前記仕切り部材で区切ら
れた各部屋の単電池の異常を検出するセンサーと、この
センサーの検出信号に基づいて前記各部屋に前記の直接
反応抑制剤を供給する抑制剤供給手段と、を備えたモジ
ュール電池である。
【００１２】
【作用】本発明のＮａとＳの直接反応に対する抑制は、
シリカ（ＳｉＯ2）と、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）、
炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3、及び炭酸鉄（ＦｅＣ
Ｏ3）等を約１：１の割合に混合したものを、例えば、
電池内Ｎａ量の約２〜４倍をＮａとＳの直接反応部に添
加することにより、簡単にＮａとＳの直接反応を抑制、
または、抑止できる。また、本ＮａとＳの直接反応の抑
制は不活性ガス中及び空気中においても反応の抑制効果
を同様に期待できる。Ｎａ／Ｓ電池の電力貯蔵システム
では、数万本を直列、並列に接続して用いるので、従来
のように電池１本が破損した時に、他の電池へ破損が伝
播すると、その系統の電圧が低下し、システムとしての
使用ができなくなる。本発明によれば、単電池の破損の
みでＮａとＳの直接反応を抑止し、事故の拡大を防止で
きるため、モジュ−ル電池系統の電圧低下は小さく、電
力貯蔵システムの運転は継続できるメリットがある。
シリカ（ＳｉＯ2）と、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）、
炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3、及び炭酸鉄（ＦｅＣ
Ｏ3）等を約１：１の割合に混合したものを、例えば、
電池内Ｎａ量の約２〜４倍をＮａとＳの直接反応部に添
加することにより、簡単にＮａとＳの直接反応を抑制、
または、抑止できる。また、本ＮａとＳの直接反応の抑
制は不活性ガス中及び空気中においても反応の抑制効果
を同様に期待できる。Ｎａ／Ｓ電池の電力貯蔵システム
では、数万本を直列、並列に接続して用いるので、従来
のように電池１本が破損した時に、他の電池へ破損が伝
播すると、その系統の電圧が低下し、システムとしての
使用ができなくなる。本発明によれば、単電池の破損の
みでＮａとＳの直接反応を抑止し、事故の拡大を防止で
きるため、モジュ−ル電池系統の電圧低下は小さく、電
力貯蔵システムの運転は継続できるメリットがある。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。先ず、Ｎ
ａとＳの直接反応を抑制、または、抑止するための基本
的な対処方法について述べる。前述したように、金属Ｎ
ａとＳが固体−液体、または、液体−液体の状態で接触
すると、不活性ガス中においても火炎を上げて激しく反
応する。この場合、一般火災、または、金属ナトリウム
のみの火災のように窒息による消火方法では効果がな
い。したがって、反応対象物であるＮａ、あるいは、Ｓ
の一方の物質、または、双方の物質を除去するか、別の
化学的に安定な化合物に変換してやる必要がある。
ａとＳの直接反応を抑制、または、抑止するための基本
的な対処方法について述べる。前述したように、金属Ｎ
ａとＳが固体−液体、または、液体−液体の状態で接触
すると、不活性ガス中においても火炎を上げて激しく反
応する。この場合、一般火災、または、金属ナトリウム
のみの火災のように窒息による消火方法では効果がな
い。したがって、反応対象物であるＮａ、あるいは、Ｓ
の一方の物質、または、双方の物質を除去するか、別の
化学的に安定な化合物に変換してやる必要がある。
【００１４】以上のようなことからから、本発明は、乾
燥したシリカ（ＳｉＯ2）粉末（７０〜１００メッシ
ュ）と、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）、炭酸ナトリウ
ム（Ｎａ2ＣＯ3）及び炭酸鉄（ＦｅＣＯ3）などと、約
１：１の割合に混合したものを、反応にあずかるＮａ及
びＳ量の約２〜４倍の量を加えて、Ｎａを化学的に安定
な珪酸ナトリウム（Ｎａ2ＳｉＯ3、：水ガラス、また
は、メタ珪酸ナトリウムとも云う）にし、またＳを硫化
カルシウム（ＣａＳ）又は硫化鉄（ＦｅＳ、ＦｅＳ2）
などの化学的に安定な化合物とすることによって、Ｎａ
とＳの直接反応を抑制、または、抑止できる。次式
（２）及び（３）に反応式の代表例を示す。
燥したシリカ（ＳｉＯ2）粉末（７０〜１００メッシ
ュ）と、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）、炭酸ナトリウ
ム（Ｎａ2ＣＯ3）及び炭酸鉄（ＦｅＣＯ3）などと、約
１：１の割合に混合したものを、反応にあずかるＮａ及
びＳ量の約２〜４倍の量を加えて、Ｎａを化学的に安定
な珪酸ナトリウム（Ｎａ2ＳｉＯ3、：水ガラス、また
は、メタ珪酸ナトリウムとも云う）にし、またＳを硫化
カルシウム（ＣａＳ）又は硫化鉄（ＦｅＳ、ＦｅＳ2）
などの化学的に安定な化合物とすることによって、Ｎａ
とＳの直接反応を抑制、または、抑止できる。次式
（２）及び（３）に反応式の代表例を示す。
【００１５】
【化２】 ２Ｎa＋２ＳiＯ2＋Ｎa2ＣＯ3 →２Ｎa2ＳiＯ3＋ＣＯ2 …（２）
【００１６】
【化３】 ２Ｎa＋Ｓ＋ＳiＯ2＋ＣaＣＯ3 →Ｎa2ＳiＯ3＋ＣaＳ＋ＣＯ2 …（３） なお、上式（２）及び（３）のように、副産物として炭
酸ガス（ＣＯ2）が生成するので、これの窒息と冷却効
果により、拡大事故の防止の補助効果も期待できる。
酸ガス（ＣＯ2）が生成するので、これの窒息と冷却効
果により、拡大事故の防止の補助効果も期待できる。
【００１７】実施例 １ 図１は、Ｎａ／Ｓ電池内に低融点で溶融、または、破損
する材料を用いて、負極活物質Ｎａ中に反応抑制剤を供
給するための容器を具備したＮａ／Ｓ電池である。図に
おいて、１は正極容器、２はβ”アルミナから成る固体
電解質、３は安全管、４は正極端子、５はＮａ注入管を
兼ねる負極端子、６は正極及び負極を絶縁して区分けす
るためのαアルミナを用いた熱圧接部、７は正極集電子
を兼ねるグラファイトフェルトにＳを含浸させた硫黄モ
−ルド、８は負極活物質であるＮａ、９はＮａとＳの直
接反応を抑制、または、抑止するための抑制剤を入れる
容器、そして１０は反応抑制剤である。また３０は容器
９を安全管３内に支持する支持脚である。尚、安全管３
の底部には、小孔（図示せず）が形成され、安全管３と
その外側の固体電解質２との間に前記Ｎａが行き渡るよ
うになっている。
する材料を用いて、負極活物質Ｎａ中に反応抑制剤を供
給するための容器を具備したＮａ／Ｓ電池である。図に
おいて、１は正極容器、２はβ”アルミナから成る固体
電解質、３は安全管、４は正極端子、５はＮａ注入管を
兼ねる負極端子、６は正極及び負極を絶縁して区分けす
るためのαアルミナを用いた熱圧接部、７は正極集電子
を兼ねるグラファイトフェルトにＳを含浸させた硫黄モ
−ルド、８は負極活物質であるＮａ、９はＮａとＳの直
接反応を抑制、または、抑止するための抑制剤を入れる
容器、そして１０は反応抑制剤である。また３０は容器
９を安全管３内に支持する支持脚である。尚、安全管３
の底部には、小孔（図示せず）が形成され、安全管３と
その外側の固体電解質２との間に前記Ｎａが行き渡るよ
うになっている。
【００１８】本構成において、β”アルミナ固体電解質
２に微小クラック等が生じると、金属ＮａとＳが直接接
触して反応が起こる。このときの反応生成熱によって、
電池内は高温、高圧となる。従来の構造では、電池容器
１や安全管３は高温腐食、または、溶融などにより大破
損することになる。このため、本発明は融点６６０．１
℃のアルミニウム（Ａｌ）、１０８３℃の銅（Ｃｕ）、
１０００℃のγ−アルミナ（γ−Ａｌ2Ｏ3）、アルミブ
ロンズ（５〜８％Ａｌ）及びＡｌやＣｕにＣｒ、また
は、Ｎｉメッキしたものなどの低融点の金属、及びセラ
ミツクなどのＮａと共存性のある容器９に、ＮａとＳの
反応抑制剤を封入したものを具備し、Ｎａ中に直接浸漬
した構成であり、電池温度が所定温度以上になつた場合
は、この容器９の融解などのよって、反応抑制剤はＮａ
中に供給されるようになっている。そして、この反応抑
制剤とＮａとが前記（２）及び（３）式に示した如く反
応して化学的に安定な化合物を生成し、β”アルミナ管
２と安全管３とのギャップ部へＮａを供給しないように
して、ＮａとＳの反応を抑制、または、沈静化するもの
である。
２に微小クラック等が生じると、金属ＮａとＳが直接接
触して反応が起こる。このときの反応生成熱によって、
電池内は高温、高圧となる。従来の構造では、電池容器
１や安全管３は高温腐食、または、溶融などにより大破
損することになる。このため、本発明は融点６６０．１
℃のアルミニウム（Ａｌ）、１０８３℃の銅（Ｃｕ）、
１０００℃のγ−アルミナ（γ−Ａｌ2Ｏ3）、アルミブ
ロンズ（５〜８％Ａｌ）及びＡｌやＣｕにＣｒ、また
は、Ｎｉメッキしたものなどの低融点の金属、及びセラ
ミツクなどのＮａと共存性のある容器９に、ＮａとＳの
反応抑制剤を封入したものを具備し、Ｎａ中に直接浸漬
した構成であり、電池温度が所定温度以上になつた場合
は、この容器９の融解などのよって、反応抑制剤はＮａ
中に供給されるようになっている。そして、この反応抑
制剤とＮａとが前記（２）及び（３）式に示した如く反
応して化学的に安定な化合物を生成し、β”アルミナ管
２と安全管３とのギャップ部へＮａを供給しないように
して、ＮａとＳの反応を抑制、または、沈静化するもの
である。
【００１９】実施例 ２ 図２は、安全管３の外側、すなわち、固体電解質２と安
全管３の間に袋管型のＮａとＳの直接反応を抑制するた
めの抑制剤をリザ−ブする抑制剤容器１１を設けたもの
である。図において、１は正極容器、２は固体電解質、
３は安全管、４は正極端子、５は負極（Ｎａ注入管）、
６は熱圧接部（α−Ａｌ2Ｏ3）、７は硫黄モ−ルド、８
はナトリウム、１０は反応抑制剤であり、抑制剤容器１
１はＮａと共存性のよい低融点金属製の袋管型に形成さ
れている。１２は安全管部との圧力調整孔である。尚、
安全管３の底部には、小孔管（図示せず）が形成され、
抑制剤容器１１とその外側の固体電解質２との間に前記
Ｎａが行き渡るようになっている。
全管３の間に袋管型のＮａとＳの直接反応を抑制するた
めの抑制剤をリザ−ブする抑制剤容器１１を設けたもの
である。図において、１は正極容器、２は固体電解質、
３は安全管、４は正極端子、５は負極（Ｎａ注入管）、
６は熱圧接部（α−Ａｌ2Ｏ3）、７は硫黄モ−ルド、８
はナトリウム、１０は反応抑制剤であり、抑制剤容器１
１はＮａと共存性のよい低融点金属製の袋管型に形成さ
れている。１２は安全管部との圧力調整孔である。尚、
安全管３の底部には、小孔管（図示せず）が形成され、
抑制剤容器１１とその外側の固体電解質２との間に前記
Ｎａが行き渡るようになっている。
【００２０】本構成において、万一固体電解質２に破損
が発生すると、金属ＮａとＳは直接接触して反応が起こ
る。このときの反応生成熱によって、電池内は高温、高
圧となる。従来の構造では、電池容器１や安全管３は高
温腐食、または、溶融などにより大破損することにな
る。このため、本発明ではＮａとＳの直接反応による生
成熱で安全管３と固体電解質２の間に設けた袋管型の抑
制剤容器１１が融解して、ＮａとＳとの直接反応抑制剤
が供給され、ＮａとＳの直接反応を抑制、または、抑止
することができる。
が発生すると、金属ＮａとＳは直接接触して反応が起こ
る。このときの反応生成熱によって、電池内は高温、高
圧となる。従来の構造では、電池容器１や安全管３は高
温腐食、または、溶融などにより大破損することにな
る。このため、本発明ではＮａとＳの直接反応による生
成熱で安全管３と固体電解質２の間に設けた袋管型の抑
制剤容器１１が融解して、ＮａとＳとの直接反応抑制剤
が供給され、ＮａとＳの直接反応を抑制、または、抑止
することができる。
【００２１】実施例 ３ 図３は、電池の上方部、すなわち、負極側にＮａとＳの
直接反応の抑制剤のリザ−バ１３を設けたものである。
図において、１は正極容器、２は固体電解質、３は安全
管、４は正極端子、５は負極（Ｎａ注入管）、６は熱圧
接部、７は硫黄モ−ルド、８はナトリウム、１０は反応
抑制剤であり、抑制剤リザ−バ１３は安全管３内のＮａ
の自由液面上に配置され、その底部は、前記実施例１の
抑制剤容器材料と同様の材料を用いた温度ヒュ−ズ板１
４で形成され、その他の部分はステンレス（ＳＵＳ）で
形成されている。
直接反応の抑制剤のリザ−バ１３を設けたものである。
図において、１は正極容器、２は固体電解質、３は安全
管、４は正極端子、５は負極（Ｎａ注入管）、６は熱圧
接部、７は硫黄モ−ルド、８はナトリウム、１０は反応
抑制剤であり、抑制剤リザ−バ１３は安全管３内のＮａ
の自由液面上に配置され、その底部は、前記実施例１の
抑制剤容器材料と同様の材料を用いた温度ヒュ−ズ板１
４で形成され、その他の部分はステンレス（ＳＵＳ）で
形成されている。
【００２２】この温度ヒューズ板１４が安全管３内のＮ
ａの自由液面上になるような構成において、電池トラブ
ル発生時に抑制剤リザ−バ１３の底部の温度ヒュ−ズ板
１４が融解して、反応抑制剤がＮａ中に投下されてＮａ
と反応し、化学的に安定な化合物となり、電池の大破損
を防止し、他の電池へ波及することを防止する。
ａの自由液面上になるような構成において、電池トラブ
ル発生時に抑制剤リザ−バ１３の底部の温度ヒュ−ズ板
１４が融解して、反応抑制剤がＮａ中に投下されてＮａ
と反応し、化学的に安定な化合物となり、電池の大破損
を防止し、他の電池へ波及することを防止する。
【００２３】実施例 ４ 図４はサブモジュ−ル電池の概略図を示す。電池の型式
によっても異なるが、ここでは単電池１本が５００Ｗｈ
級のものとして述べる。この単電池数百本をパッケ−ジ
としたものをサブモジュ−ル電池と呼ぶ。このサブモジ
ュ−ル電池１５において、１０は反応抑制剤、１６は単
電池、１７は各単電池を区切るための仕切り板である。
仕切り板１７で区切った各部屋に反応抑制剤１０が単電
池１６の上部を覆う位置までに入れられている。この反
応抑制剤１０は、絶縁材でもあるので、単電池１６と他
の単電池１６を直列、並列連結する導線に直接接触して
もとくに問題はない。すなわち、各単電池１６を反応抑
制剤床に埋め込むようにする。また、反応抑制剤は断熱
材としての性質をもっているため、サブモジュ−ル電池
パッケ−ジの温度を均一に保持する役目も併せもってい
る。
によっても異なるが、ここでは単電池１本が５００Ｗｈ
級のものとして述べる。この単電池数百本をパッケ−ジ
としたものをサブモジュ−ル電池と呼ぶ。このサブモジ
ュ−ル電池１５において、１０は反応抑制剤、１６は単
電池、１７は各単電池を区切るための仕切り板である。
仕切り板１７で区切った各部屋に反応抑制剤１０が単電
池１６の上部を覆う位置までに入れられている。この反
応抑制剤１０は、絶縁材でもあるので、単電池１６と他
の単電池１６を直列、並列連結する導線に直接接触して
もとくに問題はない。すなわち、各単電池１６を反応抑
制剤床に埋め込むようにする。また、反応抑制剤は断熱
材としての性質をもっているため、サブモジュ−ル電池
パッケ−ジの温度を均一に保持する役目も併せもってい
る。
【００２４】従って、本発明は電池内においてＮａとＳ
の直接反応が起こり、単電池１６が破損して場合、その
単電池１ケの仕切り板１７で囲まれた部屋のみにおいて
ＮａとＳ反応を抑制、または、抑止できるため、他の電
池への伝播を防止できる。このため、系統電圧の低下は
小さく、システム運転上の支障はなく、非常にメリット
がある。
の直接反応が起こり、単電池１６が破損して場合、その
単電池１ケの仕切り板１７で囲まれた部屋のみにおいて
ＮａとＳ反応を抑制、または、抑止できるため、他の電
池への伝播を防止できる。このため、系統電圧の低下は
小さく、システム運転上の支障はなく、非常にメリット
がある。
【００２５】実施例 ５ 図５は前記サブモジュ−ル電池１５を多段に重ねて連結
し、電池容量を大きくしたものをモジュ−ル電池を示
す。本モジュ−ル電池において、１０は反応抑制剤、１
５はサブモジュ−ル電池、１６は単電池、１７は仕切り
板、２０はモジュ−ル電池、２１は抑制剤ホッパ−、２
２は反応抑制剤１０を圧送するための移送管、２３は仕
切り板で区切られた各単電池部に反応抑制剤を投入する
ための分配管、２４は自動弁、２５は反応抑制剤を圧送
するための加圧ブロワ、２６はブロワ用自動弁、２７は
各単電池の異状を検出するためのセンサ−、２８は制御
盤、２９はリレ−、３０は抑制剤の補給口及び３１は信
号線である。
し、電池容量を大きくしたものをモジュ−ル電池を示
す。本モジュ−ル電池において、１０は反応抑制剤、１
５はサブモジュ−ル電池、１６は単電池、１７は仕切り
板、２０はモジュ−ル電池、２１は抑制剤ホッパ−、２
２は反応抑制剤１０を圧送するための移送管、２３は仕
切り板で区切られた各単電池部に反応抑制剤を投入する
ための分配管、２４は自動弁、２５は反応抑制剤を圧送
するための加圧ブロワ、２６はブロワ用自動弁、２７は
各単電池の異状を検出するためのセンサ−、２８は制御
盤、２９はリレ−、３０は抑制剤の補給口及び３１は信
号線である。
【００２６】以上の構成において、例えば、モジュ−ル
電池のＸ段目のザブモジュ−ル電池１５のＹ番目の単電
池１６より、温度異状、または、漏洩の信号が制御盤２
８に送られると、予めプログラムしてある制御器によ
り、リレ−２９を介してブロワ２５の電源がＯＮされ、
ブロワ２５の自動弁２６が開き、同時に異状のあった単
電池上の自動弁２４が開となってホッパ−２１内の反応
抑制剤１０が圧送、供給されて、その異状状態となった
単電池１６のみが反応を抑制され、または、抑止される
ものである。このため、上述したように、他の電池への
伝播が起こらないため、拡大事故を防止でき、さらに、
ＮａとＳは安定化合物とすることができるため、有害物
質が大気中に放出されることがない等の効果がある。
電池のＸ段目のザブモジュ−ル電池１５のＹ番目の単電
池１６より、温度異状、または、漏洩の信号が制御盤２
８に送られると、予めプログラムしてある制御器によ
り、リレ−２９を介してブロワ２５の電源がＯＮされ、
ブロワ２５の自動弁２６が開き、同時に異状のあった単
電池上の自動弁２４が開となってホッパ−２１内の反応
抑制剤１０が圧送、供給されて、その異状状態となった
単電池１６のみが反応を抑制され、または、抑止される
ものである。このため、上述したように、他の電池への
伝播が起こらないため、拡大事故を防止でき、さらに、
ＮａとＳは安定化合物とすることができるため、有害物
質が大気中に放出されることがない等の効果がある。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、ナトリウム電池の固体
電解質が破損しても、反応抑制剤を装備したことによ
り、それらの一方、または、双方を化学的に安定な化合
物に変換することができるため、ＮａとＳの直接反応を
抑制、または、抑止することができる。また、サブモジ
ュ−ル電池およびモジュ−ル電池において、各単電池１
ケについて反応抑制処置が可能なため、他電池への波及
ゃ拡大事故を防止できる。更に、反応対象物のＮａとＳ
を安定化合物とするため、有害ガスの大気中への放出を
防止することができる。更に、シリカ（ＳｉＯ2）、炭
酸カルシウム（ＣａＣＯ3）及び炭酸鉄（ＦｅＣＯ3）な
どの反応抑制剤は安価で入手が容易であるため、Ｎａと
Ｓの直接反応を抑制する手段は簡便であるなどの効果が
ある。
電解質が破損しても、反応抑制剤を装備したことによ
り、それらの一方、または、双方を化学的に安定な化合
物に変換することができるため、ＮａとＳの直接反応を
抑制、または、抑止することができる。また、サブモジ
ュ−ル電池およびモジュ−ル電池において、各単電池１
ケについて反応抑制処置が可能なため、他電池への波及
ゃ拡大事故を防止できる。更に、反応対象物のＮａとＳ
を安定化合物とするため、有害ガスの大気中への放出を
防止することができる。更に、シリカ（ＳｉＯ2）、炭
酸カルシウム（ＣａＣＯ3）及び炭酸鉄（ＦｅＣＯ3）な
どの反応抑制剤は安価で入手が容易であるため、Ｎａと
Ｓの直接反応を抑制する手段は簡便であるなどの効果が
ある。
【図１】本発明の一実施例を示すＮａ／Ｓ電池の縦断面
図である。
図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示すＮａ／Ｓ電池の縦
断面図である。
断面図である。
【図３】本発明の第３の実施例を示すＮａ／Ｓ電池の縦
断面図である。
断面図である。
【図４】本発明の第４の実施例を示すサブモジュール電
池の概略縦断面図である。
池の概略縦断面図である。
【図５】本発明の第５の実施例を示すモジュール電池の
縦断面図である。
縦断面図である。
【図６】従来型のＮａ／Ｓ電池の縦断面図である。
【符号の説明】 ２ 固体電解質 ３ 安全管 ８ ナトリウム ９ 抑制剤容器 １０ 反応抑制剤 １１ 袋管型抑制剤容器 １３ 抑制剤リザ−バ １４ 温度ヒュ−ズ １５ サブモジュ−ル電池 １６ 単電池 １７ 仕切板 ２０ モジュ−ル電池 ２１ 抑制剤ホッパ− ２４ 分配管用自動弁 ２６ ブロワ用自動弁 ２７ センサ− ３１ 信号線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 勝男 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所 エネルギー研究所内 (72)発明者 綿引 直久 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所 エネルギー研究所内 (72)発明者 下屋敷 重広 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所 エネルギー研究所内 (72)発明者 奧野 晃康 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東京電力株式会社内 (72)発明者 池田 浩 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東京電力株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−89160（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 10/39
Claims (5)
- 【請求項１】 負極活物質であるナトリウム（Ｎａ）
と、正極活物質である硫黄（Ｓ）と、前記ナトリウムと
硫黄を区画する固体電解質と、前記ナトリウムと硫黄が
直接接触して反応する際にナトリウムと硫黄の少なくと
も一方と反応して化学的に安定な反応生成物としナトリ
ウムとイオウの直接反応を抑制する直接反応抑制手段
と、を備え、前記直接反応抑制手段は、シリカ（ＳｉＯ
2）と、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）、炭酸ナトリウム
（Ｎａ2ＣＯ3）及び炭酸鉄（ＦｅＣＯ3）の１種以上と
を１：１の割合に混合した直接反応抑制剤を有すること
を特徴とするナトリウム溶融塩電池。 - 【請求項２】 請求項１に記載のナトリウム溶融塩電池
において、直接反応抑制手段は、ナトリウムと硫黄との
直接接触反応により発生する熱を受けて内有物を放出す
る容器と、この容器内に主反応対象物であるＮａ量の約
２倍以上充填された直接反応抑制剤とから成ることを特
徴とするナトリウム溶融塩電池。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載のナトリウム溶融
塩電池において、直接反応抑制手段は、ナトリウムが注
入される安全管内のナトリウム自由液面の上方に設けら
れたことを特徴とするナトリウム溶融塩電池。 - 【請求項４】 ナトリウム溶融塩電池からなる複数の単
電池と、各単電池を個々に区切る仕切り部材と、この仕
切り部材で区切られた各部屋に充填された請求項１に記
載の直接反応抑制剤と、を備えたサブモジュール電池。 - 【請求項５】 ナトリウム溶融塩電池からなる複数の単
電池と、各単電池を個々に区切る仕切り部材とを備えた
サブモジュール電池が多段に重ねて連結されたモジュー
ル電池において、前記仕切り部材で区切られた各部屋の
単電池の異常を検出するセンサーと、このセンサーの検
出信号に基づいて前記各部屋に請求項１に記載の直接反
応抑制剤を供給する抑制剤供給手段と、を備えたモジュ
ール電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4221423A JP2772408B2 (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | ナトリウム溶融塩電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4221423A JP2772408B2 (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | ナトリウム溶融塩電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0668905A JPH0668905A (ja) | 1994-03-11 |
| JP2772408B2 true JP2772408B2 (ja) | 1998-07-02 |
Family
ID=16766513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4221423A Expired - Fee Related JP2772408B2 (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | ナトリウム溶融塩電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2772408B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8865361B2 (en) * | 2009-07-29 | 2014-10-21 | The Invention Science Fund I, Llc | Instrumented fluid-surfaced electrode |
| EP2562866A4 (en) * | 2010-04-22 | 2014-07-16 | Sumitomo Electric Industries | FILLED SALT ACCUMULATOR DEVICE AND TEMPERATURE CONTROL METHOD FOR FILLED SALT BATTERY ACCUMULATOR |
| ES2829924T3 (es) | 2014-02-07 | 2021-06-02 | Basf Se | Unidad de electrodo para un dispositivo electroquímico |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2664161B2 (ja) * | 1987-09-30 | 1997-10-15 | 株式会社日立製作所 | ナトリウム−硫黄電池 |
-
1992
- 1992-08-20 JP JP4221423A patent/JP2772408B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0668905A (ja) | 1994-03-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |