JP2787101B2 - Ｎａ／Ｘ電池 - Google Patents
Ｎａ／Ｘ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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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は夜間電力貯蔵や電気自動
車等の大電力貯蔵用として用いられるＮａ／Ｘ電池に係
り、特に円滑な充放電特性及びエネルギー効率（放電電
力／充電電力）の向上とコストの低減を図ったＮａ／Ｘ
電池に関する。
車等の大電力貯蔵用として用いられるＮａ／Ｘ電池に係
り、特に円滑な充放電特性及びエネルギー効率（放電電
力／充電電力）の向上とコストの低減を図ったＮａ／Ｘ
電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＮａ／Ｘ電池は、図８に示すよう
に、固体電解質管（例えばβーアルミナ管、β”ーアル
ミナ管等）１を介して負極活物質（Ｎａ）７と、Ｘで示
された正極活物質（ＦｅＣｌ、Ｓｅ、２価のＳ、または
４価のＳのいずれか一種と溶融塩を必須成分とする）５
とが対峙して設けられている。そして、電池反応で発生
した電力を取り出すために、負極活物質７と負極（Ｎａ
極）容器４との間にＮａ注入管兼集電管８が、正極活物
質５と正極（Ｘ極）容器３間にＸ極リード線１１がそれ
ぞれ電気導体として設けられている。Ｎａ注入管兼集電
管８の材料としてはＮａ中での耐食性を考慮してステン
レス鋼が用いられている。
に、固体電解質管（例えばβーアルミナ管、β”ーアル
ミナ管等）１を介して負極活物質（Ｎａ）７と、Ｘで示
された正極活物質（ＦｅＣｌ、Ｓｅ、２価のＳ、または
４価のＳのいずれか一種と溶融塩を必須成分とする）５
とが対峙して設けられている。そして、電池反応で発生
した電力を取り出すために、負極活物質７と負極（Ｎａ
極）容器４との間にＮａ注入管兼集電管８が、正極活物
質５と正極（Ｘ極）容器３間にＸ極リード線１１がそれ
ぞれ電気導体として設けられている。Ｎａ注入管兼集電
管８の材料としてはＮａ中での耐食性を考慮してステン
レス鋼が用いられている。
【０００３】上記構成のＮａ／Ｘ電池においては、固体
電解質管１および負極容器４の内部にＮａを充填する場
合、上部からＮａ注入管兼集電管８内にＮａを注入し、
さらに底部に設けたＮａ供給孔１６Ａを介して供給す
る。なお、Ｎａ極の上部空間１５は真空となっている。
このようなＮａ／Ｘ電池に関する技術は、例えば特開昭
６４−７２４６９号公報に記載されている。
電解質管１および負極容器４の内部にＮａを充填する場
合、上部からＮａ注入管兼集電管８内にＮａを注入し、
さらに底部に設けたＮａ供給孔１６Ａを介して供給す
る。なお、Ｎａ極の上部空間１５は真空となっている。
このようなＮａ／Ｘ電池に関する技術は、例えば特開昭
６４−７２４６９号公報に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＮａ／Ｘ電池では、放電末期及び充電初期にＮａ極
のＮａ液位が低下すると、Ｎａ極の電気抵抗が増大する
欠点がある。すなわち、Ｎａ極のＮａ液位は放電反応の
進行とともに低下するため、放電初期及び充電末期のＮ
ａ液位（図８の符号１３）から徐々に低下し、放電末期
及び充電初期にはＮａ液位（図８の符号１４）に達す
る。Ｎａ注入管兼集電管の底部にはＮａ供給孔が形成さ
れているので、Ｎａ注入管兼集電管内のＮａ液位も同一
レベルまで低下する。その結果、電気的良導体であるＮ
ａがＮａ注入管兼集電管内に僅かしか存在しなくなっ
て、Ｎａ注入管兼集電管のみが電気導体となるためＮａ
極の電気抵抗が増大する。そして、Ｎａ極の電気抵抗が
増大すると、放電電圧が低下するとともに充電電圧が上
昇して、エネルギ効率が低下するという問題を生じる。
来のＮａ／Ｘ電池では、放電末期及び充電初期にＮａ極
のＮａ液位が低下すると、Ｎａ極の電気抵抗が増大する
欠点がある。すなわち、Ｎａ極のＮａ液位は放電反応の
進行とともに低下するため、放電初期及び充電末期のＮ
ａ液位（図８の符号１３）から徐々に低下し、放電末期
及び充電初期にはＮａ液位（図８の符号１４）に達す
る。Ｎａ注入管兼集電管の底部にはＮａ供給孔が形成さ
れているので、Ｎａ注入管兼集電管内のＮａ液位も同一
レベルまで低下する。その結果、電気的良導体であるＮ
ａがＮａ注入管兼集電管内に僅かしか存在しなくなっ
て、Ｎａ注入管兼集電管のみが電気導体となるためＮａ
極の電気抵抗が増大する。そして、Ｎａ極の電気抵抗が
増大すると、放電電圧が低下するとともに充電電圧が上
昇して、エネルギ効率が低下するという問題を生じる。
【０００５】さらに、上記従来のＮａ／Ｘ電池では、放
電末期に極端に過放電すると、Ｎａ液位がさらに低下し
てＮａ注入管兼集電管の最下端以下になる場合がある。
この状態では、もはやＮａ注入管兼集電管と固体電解質
管は電気的に接触せず、電池として機能しなくなって再
充電も不可能となる。
電末期に極端に過放電すると、Ｎａ液位がさらに低下し
てＮａ注入管兼集電管の最下端以下になる場合がある。
この状態では、もはやＮａ注入管兼集電管と固体電解質
管は電気的に接触せず、電池として機能しなくなって再
充電も不可能となる。
【０００６】本発明の目的は、電池の充放電の全期間を
通じて、Ｎａ極の抵抗が増大したり再充電が不可能とな
ったりすることなく、安定性とエネルギ効率が高いＮａ
／Ｘ電池を提供することである。
通じて、Ｎａ極の抵抗が増大したり再充電が不可能とな
ったりすることなく、安定性とエネルギ効率が高いＮａ
／Ｘ電池を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、負極容器内に収納され、Ｎａを必須成分
とする負極活物質と、正極容器内に収納され、ＦｅＣ
ｌ、Ｓｅ、２価のＳ、または４価のＳのいずれか一種と
溶融塩を必須成分とする正極活物質と、前記負極活物質
と正極活物質の間に設けられＮａイオンのみが通過可能
な固体電解質と、前記負極活物質と負極容器間の電気導
体として設けられた集電管とを備え、前記集電管は前記
負極容器内に前記負極活物質を注入する機能も有するＮ
ａ／Ｘ電池において、前記集電管の内部に常に前記負極
活物質を満たす手段を設けたものである。
に、本発明は、負極容器内に収納され、Ｎａを必須成分
とする負極活物質と、正極容器内に収納され、ＦｅＣ
ｌ、Ｓｅ、２価のＳ、または４価のＳのいずれか一種と
溶融塩を必須成分とする正極活物質と、前記負極活物質
と正極活物質の間に設けられＮａイオンのみが通過可能
な固体電解質と、前記負極活物質と負極容器間の電気導
体として設けられた集電管とを備え、前記集電管は前記
負極容器内に前記負極活物質を注入する機能も有するＮ
ａ／Ｘ電池において、前記集電管の内部に常に前記負極
活物質を満たす手段を設けたものである。
【０００８】また、本発明は、負極容器内に収納され、
Ｎａを必須成分とする負極活物質と、正極容器内に収納
され、ＦｅＣｌ、Ｓｅ、２価のＳ、または４価のＳのい
ずれか一種と溶融塩を必須成分とする正極活物質と、前
記負極活物質と正極活物質の間に設けられＮａイオンの
みが通過可能な固体電解質と、前記負極活物質と負極容
器間の電気導体として設けられた集電管とを備え、前記
集電管は前記負極容器内に前記負極活物質を注入する機
能も有するＮａ／Ｘ電池において、前記集電管の内部に
常に前記負極活物質を満たす手段を設け、かつ前記集電
管と固体電解質間を前記負極活物質とは別に常に導通状
態にする導通手段を設けたものである。
Ｎａを必須成分とする負極活物質と、正極容器内に収納
され、ＦｅＣｌ、Ｓｅ、２価のＳ、または４価のＳのい
ずれか一種と溶融塩を必須成分とする正極活物質と、前
記負極活物質と正極活物質の間に設けられＮａイオンの
みが通過可能な固体電解質と、前記負極活物質と負極容
器間の電気導体として設けられた集電管とを備え、前記
集電管は前記負極容器内に前記負極活物質を注入する機
能も有するＮａ／Ｘ電池において、前記集電管の内部に
常に前記負極活物質を満たす手段を設け、かつ前記集電
管と固体電解質間を前記負極活物質とは別に常に導通状
態にする導通手段を設けたものである。
【０００９】また、本発明は、負極容器内に収納され、
Ｎａを必須成分とする負極活物質と、正極容器内に収納
され、ＦｅＣｌ、Ｓｅ、２価のＳ、または４価のＳのい
ずれか一種と溶融塩を必須成分とする正極活物質と、前
記負極活物質と正極活物質の間に設けられＮａイオンの
みが通過可能な固体電解質と、前記負極活物質と負極容
器間の電気導体として設けられた集電管とを備え、前記
負極容器には前記負極容器内に前記負極活物質を注入す
るための注入孔が形成されたＮａ／Ｘ電池において、前
記集電管の内部に前記負極活物質を満たして密閉したも
のである。
Ｎａを必須成分とする負極活物質と、正極容器内に収納
され、ＦｅＣｌ、Ｓｅ、２価のＳ、または４価のＳのい
ずれか一種と溶融塩を必須成分とする正極活物質と、前
記負極活物質と正極活物質の間に設けられＮａイオンの
みが通過可能な固体電解質と、前記負極活物質と負極容
器間の電気導体として設けられた集電管とを備え、前記
負極容器には前記負極容器内に前記負極活物質を注入す
るための注入孔が形成されたＮａ／Ｘ電池において、前
記集電管の内部に前記負極活物質を満たして密閉したも
のである。
【００１０】さらに、本発明は、負極容器内に収納さ
れ、Ｎａを必須成分とする負極活物質と、正極容器内に
収納され、ＦｅＣｌ、Ｓｅ、２価のＳ、または４価のＳ
のいずれか一種と溶融塩を必須成分とする正極活物質
と、前記負極活物質と正極活物質の間に設けられＮａイ
オンのみが通過可能な固体電解質と、前記負極活物質と
負極容器間の電気導体として設けられた集電管とを備
え、前記負極容器には前記負極容器内に前記負極活物質
を注入するための注入孔が形成されたＮａ／Ｘ電池にお
いて、前記集電管の内部に前記負極活物質を満たして密
閉し、かつ前記集電管と固体電解質間を前記負極活物質
とは別に常に導通状態にする導通手段を設けたものであ
る。
れ、Ｎａを必須成分とする負極活物質と、正極容器内に
収納され、ＦｅＣｌ、Ｓｅ、２価のＳ、または４価のＳ
のいずれか一種と溶融塩を必須成分とする正極活物質
と、前記負極活物質と正極活物質の間に設けられＮａイ
オンのみが通過可能な固体電解質と、前記負極活物質と
負極容器間の電気導体として設けられた集電管とを備
え、前記負極容器には前記負極容器内に前記負極活物質
を注入するための注入孔が形成されたＮａ／Ｘ電池にお
いて、前記集電管の内部に前記負極活物質を満たして密
閉し、かつ前記集電管と固体電解質間を前記負極活物質
とは別に常に導通状態にする導通手段を設けたものであ
る。
【００１１】さらにまた、本発明は、上記のＮａ／Ｘ電
池を電気自動車や電力貯蔵システムに用いたことであ
る。
池を電気自動車や電力貯蔵システムに用いたことであ
る。
【００１２】
【作用】上記構成によれば、集電管の内部に常に負極活
物質が満たされているので、放電末期及び充電初期にＮ
ａ極のＮａ液位が低下しても、Ｎａ極の電気抵抗が増大
するという事態を回避できる。
物質が満たされているので、放電末期及び充電初期にＮ
ａ極のＮａ液位が低下しても、Ｎａ極の電気抵抗が増大
するという事態を回避できる。
【００１３】また、集電管と固体電解質間を常に導通状
態にする導通手段を設けたので、放電末期に極端に過放
電してＮａ液位が集電管の最下端以下に低下しても、集
電管と固体電解質間の電気的接触を維持することが可能
となり、再充電を行うことができる。
態にする導通手段を設けたので、放電末期に極端に過放
電してＮａ液位が集電管の最下端以下に低下しても、集
電管と固体電解質間の電気的接触を維持することが可能
となり、再充電を行うことができる。
【００１４】
【実施例】以下に、本発明の一実施例を図面に従って詳
細に説明する。なお、従来の技術と同一の箇所には同一
の符号を記す。 （第１実施例） 図１は本発明の第１実施例を示したＮａ／Ｘ電池の縦断
面図である。図に示すように、Ｎａ／Ｘ電池は正極容器
３と負極容器４との間に固体電解質管１及び電気絶縁材
（α−アルミナ）２が設けられている。固体電解質管１
はセパレータ兼電解質としての役割をなしている。固体
電解質管１とＮａ注入管兼集電管８は負極（Ｎａ極）を
構成し、これらの内部にはそれぞれ負極活物質（Ｎａ）
７が充填されている。Ｎａ注入管兼集電管８の上部は負
極容器４に接続され、さらにＮａ注入管兼集電管８の先
端部は負極端子１０に接続されている。また正極容器３
内には正極活物質５が充填され、正極活物質５として
は、ＦｅＣｌ、Ｓｅ、２価のＳ、または４価のＳのいず
れか一種と溶融塩を必須成分とする。固体電解質管１と
正極容器３との間には補助導電材（グラファイトフェル
ト）６が装着されている。
細に説明する。なお、従来の技術と同一の箇所には同一
の符号を記す。 （第１実施例） 図１は本発明の第１実施例を示したＮａ／Ｘ電池の縦断
面図である。図に示すように、Ｎａ／Ｘ電池は正極容器
３と負極容器４との間に固体電解質管１及び電気絶縁材
（α−アルミナ）２が設けられている。固体電解質管１
はセパレータ兼電解質としての役割をなしている。固体
電解質管１とＮａ注入管兼集電管８は負極（Ｎａ極）を
構成し、これらの内部にはそれぞれ負極活物質（Ｎａ）
７が充填されている。Ｎａ注入管兼集電管８の上部は負
極容器４に接続され、さらにＮａ注入管兼集電管８の先
端部は負極端子１０に接続されている。また正極容器３
内には正極活物質５が充填され、正極活物質５として
は、ＦｅＣｌ、Ｓｅ、２価のＳ、または４価のＳのいず
れか一種と溶融塩を必須成分とする。固体電解質管１と
正極容器３との間には補助導電材（グラファイトフェル
ト）６が装着されている。
【００１５】Ｎａ注入管兼集電管８は、管底部が閉塞さ
れ、かつ上部にＮａ供給孔１６Ｂが形成されている。そ
して、Ｎａ極へＮａを充填する場合は、まずＮａ極内を
真空排気した後にＮａ注入管兼集電管８の管最上部から
Ｎａを注入する。Ｎａ注入管兼集電管８の底部は閉塞さ
れてるので、管内に注入されたＮａはＮａ供給孔１６Ｂ
から溢れ出て固体電解質管１および負極容器４内に供給
される。Ｎａ極へのＮａの充填が終了したら、Ｎａ注入
管兼集電管８の管最上部は封止される。この場合、Ｎａ
注入管兼集電管８の底部は閉塞されているため、Ｎａ注
入管兼集電管８内には液位１７のレベルまでＮａが残留
する。なお、図の符号９は正極端子を、符号１２はヒー
タをそれぞれ示している。
れ、かつ上部にＮａ供給孔１６Ｂが形成されている。そ
して、Ｎａ極へＮａを充填する場合は、まずＮａ極内を
真空排気した後にＮａ注入管兼集電管８の管最上部から
Ｎａを注入する。Ｎａ注入管兼集電管８の底部は閉塞さ
れてるので、管内に注入されたＮａはＮａ供給孔１６Ｂ
から溢れ出て固体電解質管１および負極容器４内に供給
される。Ｎａ極へのＮａの充填が終了したら、Ｎａ注入
管兼集電管８の管最上部は封止される。この場合、Ｎａ
注入管兼集電管８の底部は閉塞されているため、Ｎａ注
入管兼集電管８内には液位１７のレベルまでＮａが残留
する。なお、図の符号９は正極端子を、符号１２はヒー
タをそれぞれ示している。
【００１６】次に充放電反応に伴うＮａ極のＮａの挙動
を説明する。放電反応とともにＮａは固体電解質管１を
透過するため、負極容器４および固体電解質管１内のＮ
ａ液位は放電初期の１３のレベルから放電末期には液位
１４に低下する。一方、充電反応では、解離したＮａが
固体電解質管１を上記とは逆方向に透過するため、負極
容器４および固体電解質管１内のＮａ液位は充電初期の
液位１４から充電末期には液位１３に上昇する。ところ
が、Ｎａ注入管兼集電管８の底部が閉塞されているの
で、Ｎａ注入管兼集電管８を略垂直に保てば、上記充放
電の間、管内のＮａ液位を液位１７で一定に維持するこ
とができる。
を説明する。放電反応とともにＮａは固体電解質管１を
透過するため、負極容器４および固体電解質管１内のＮ
ａ液位は放電初期の１３のレベルから放電末期には液位
１４に低下する。一方、充電反応では、解離したＮａが
固体電解質管１を上記とは逆方向に透過するため、負極
容器４および固体電解質管１内のＮａ液位は充電初期の
液位１４から充電末期には液位１３に上昇する。ところ
が、Ｎａ注入管兼集電管８の底部が閉塞されているの
で、Ｎａ注入管兼集電管８を略垂直に保てば、上記充放
電の間、管内のＮａ液位を液位１７で一定に維持するこ
とができる。
【００１７】ここで、充放電期間のＮａ極の内部抵抗に
ついて測定したので、その測定結果を図２に示す。図の
一点鎖線までの範囲は固体電解質管１の内部抵抗を、一
点鎖線から破線までの範囲はＮａ注入管兼集電管８の内
部抵抗をそれぞれ示している。図から分るように、従来
のＮａ／ｘ電池では放電開始から充電末期に近づくにつ
れてＮａ注入管兼集電管８の内部抵抗が増加している
が、本実施例のＮａ注入管兼集電管８の内部抵抗は全充
放電期間を通じ一定であり、また固体電解質管１の抵抗
に比べ無視できる大きさである。なお、測定に用いたＮ
ａ注入管兼集電管８の内径は１５mmである。
ついて測定したので、その測定結果を図２に示す。図の
一点鎖線までの範囲は固体電解質管１の内部抵抗を、一
点鎖線から破線までの範囲はＮａ注入管兼集電管８の内
部抵抗をそれぞれ示している。図から分るように、従来
のＮａ／ｘ電池では放電開始から充電末期に近づくにつ
れてＮａ注入管兼集電管８の内部抵抗が増加している
が、本実施例のＮａ注入管兼集電管８の内部抵抗は全充
放電期間を通じ一定であり、また固体電解質管１の抵抗
に比べ無視できる大きさである。なお、測定に用いたＮ
ａ注入管兼集電管８の内径は１５mmである。
【００１８】（第２実施例）図３は本発明の第２実施例
を示したＮａ／Ｘ電池の縦断面図である。本実施例の特
徴は、Ｎａ注入管兼集電管８の底部に開閉自在なＮａ注
入孔蓋１９を付けたことである。Ｎａ注入孔蓋１９には
スプリング２０が取付けられ、通常時はＮａ注入孔蓋１
９は閉じている。
を示したＮａ／Ｘ電池の縦断面図である。本実施例の特
徴は、Ｎａ注入管兼集電管８の底部に開閉自在なＮａ注
入孔蓋１９を付けたことである。Ｎａ注入孔蓋１９には
スプリング２０が取付けられ、通常時はＮａ注入孔蓋１
９は閉じている。
【００１９】上記の構成において、Ｎａ極へのＮａを充
填する場合は、Ｎａ極を真空排気した後に、Ｎａ注入管
兼集電管８の管最上部からＮａを注入する。この時、Ｎ
ａの注入圧力によって、Ｎａ注入孔蓋１９がスプリング
２０に抗して開口し図の破線の位置にくる。当然、Ｎａ
注入後はスプリング２０によってＮａ注入孔蓋は閉じた
状態となり、Ｎａ注入管兼集電管８内のＮａ液位を一定
に維持することができる。なお、電池が稼働していると
きは電池自体が昇温し、Ｎａが体積膨張するが、Ｎａ注
入孔蓋１９は開閉自在であるため、安全性は常に確保さ
れている。
填する場合は、Ｎａ極を真空排気した後に、Ｎａ注入管
兼集電管８の管最上部からＮａを注入する。この時、Ｎ
ａの注入圧力によって、Ｎａ注入孔蓋１９がスプリング
２０に抗して開口し図の破線の位置にくる。当然、Ｎａ
注入後はスプリング２０によってＮａ注入孔蓋は閉じた
状態となり、Ｎａ注入管兼集電管８内のＮａ液位を一定
に維持することができる。なお、電池が稼働していると
きは電池自体が昇温し、Ｎａが体積膨張するが、Ｎａ注
入孔蓋１９は開閉自在であるため、安全性は常に確保さ
れている。
【００２０】本実施例によれば、Ｎａ注入管兼集電管８
内の空間にＮａを多量に充填することができるので、Ｎ
ａ液位を前述の実施例よりも高い１７のレベルにするこ
とができる。これによれ、前述の実施例に比べＮａ注入
管兼集電管８内の内部抵抗を低減することが可能とな
る。
内の空間にＮａを多量に充填することができるので、Ｎ
ａ液位を前述の実施例よりも高い１７のレベルにするこ
とができる。これによれ、前述の実施例に比べＮａ注入
管兼集電管８内の内部抵抗を低減することが可能とな
る。
【００２１】（第３実施例）図４は本発明の第３実施例
を示したＮａ／Ｘ電池の縦断面図である。本実施例の特
徴は、Ｎａ集電管８Ａ内に予めＮａを充填して密閉して
おき、固体電解質管１および負極容器４内にＮａを供給
するためのＮａ供給孔１６Ｃを負極容器４の上部に別個
に設けたことである。
を示したＮａ／Ｘ電池の縦断面図である。本実施例の特
徴は、Ｎａ集電管８Ａ内に予めＮａを充填して密閉して
おき、固体電解質管１および負極容器４内にＮａを供給
するためのＮａ供給孔１６Ｃを負極容器４の上部に別個
に設けたことである。
【００２２】本実施例によれば、Ｎａ集電管８ＡはＮａ
が充填され密閉されているので、集電管８Ａ内のＮａが
外部に漏れることはなく、Ｎａ液位を１７のレベル位置
に保持することができ、内部抵抗の小さい信頼性に優れ
たＮａ／Ｘ電池を得ることができる。
が充填され密閉されているので、集電管８Ａ内のＮａが
外部に漏れることはなく、Ｎａ液位を１７のレベル位置
に保持することができ、内部抵抗の小さい信頼性に優れ
たＮａ／Ｘ電池を得ることができる。
【００２３】（第４実施例）図５は本発明の第４実施例
を示したＮａ／Ｘ電池の縦断面図である。本実施例の特
徴は、Ｎａ注入管兼集電管８の底部に電気伝導性のリー
ド線１８を設けたことである。このＮａ極リード１８を
設けたことによって、電池が過放電されてＮａ液位が１
４のレベルまで異常に低下しても、Ｎａ注入管兼集電管
８と固体電解質管１との間は電気的に導通しており、放
電不能になることはない。さらに、最充電時にもＮａ極
が導通しているので、安定した充電が可能となる。な
お、Ｎａ注入管兼集電管８の上部にＮａ供給孔１６を形
成したことは、第１の実施例の場合と同じである。
を示したＮａ／Ｘ電池の縦断面図である。本実施例の特
徴は、Ｎａ注入管兼集電管８の底部に電気伝導性のリー
ド線１８を設けたことである。このＮａ極リード１８を
設けたことによって、電池が過放電されてＮａ液位が１
４のレベルまで異常に低下しても、Ｎａ注入管兼集電管
８と固体電解質管１との間は電気的に導通しており、放
電不能になることはない。さらに、最充電時にもＮａ極
が導通しているので、安定した充電が可能となる。な
お、Ｎａ注入管兼集電管８の上部にＮａ供給孔１６を形
成したことは、第１の実施例の場合と同じである。
【００２４】また、Ｎａ極リード１８の代わりに、図６
に示すような電気伝導性のスプリング２１をＮａ注入管
兼集電管８の底部に取付けてもよい。このスプリング２
１によって、Ｎａ注入管兼集電管８と固体電解質管１と
の間は電気的に導通され、上記と同様の効果が得られ
る。
に示すような電気伝導性のスプリング２１をＮａ注入管
兼集電管８の底部に取付けてもよい。このスプリング２
１によって、Ｎａ注入管兼集電管８と固体電解質管１と
の間は電気的に導通され、上記と同様の効果が得られ
る。
【００２５】さらに、図７に示すように、Ｎａ注入管兼
集電管８の中間部にダンパ２２を設けるとともに、Ｎａ
注入管兼集電管８の底部を固体電解質管１に密着させる
ようにしても上記と同様な効果が得られる。この場合、
Ｎａ注入管兼集電管８が熱膨張により伸縮しても、ダン
パ２２があるため熱膨張による応力を吸収することがで
きる。
集電管８の中間部にダンパ２２を設けるとともに、Ｎａ
注入管兼集電管８の底部を固体電解質管１に密着させる
ようにしても上記と同様な効果が得られる。この場合、
Ｎａ注入管兼集電管８が熱膨張により伸縮しても、ダン
パ２２があるため熱膨張による応力を吸収することがで
きる。
【００２６】なお、図５、６においては、Ｎａ注入管兼
集電管８の上部にＮａ供給孔１６Ｂを形成した第１の実
施例を適用した場合だけを示したが、第２および第３の
実施例も適用できるのは勿論である。
集電管８の上部にＮａ供給孔１６Ｂを形成した第１の実
施例を適用した場合だけを示したが、第２および第３の
実施例も適用できるのは勿論である。
【００２７】また、上述した各Ｎａ／Ｘ電池は電気自動
車や電力貯蔵システムに用いることが可能である。
車や電力貯蔵システムに用いることが可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
放電末期や充電初期に負極活物質の液位が低下しても、
集電管内の負極活物質の液位は一定に保持されるため、
負極の抵抗増大を実質的に回避でき、エネルギ効率を向
上できるとともに電池コストの低減を図ることも可能と
なる。
放電末期や充電初期に負極活物質の液位が低下しても、
集電管内の負極活物質の液位は一定に保持されるため、
負極の抵抗増大を実質的に回避でき、エネルギ効率を向
上できるとともに電池コストの低減を図ることも可能と
なる。
【００２９】また、電池が過放電されても固体電解質と
集電管との電気的接触を維持することができ、常に安定
した充放電が可能となる。
集電管との電気的接触を維持することができ、常に安定
した充放電が可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例を示したＮａ／Ｘ電池の
縦断面図である。
縦断面図である。
【図２】Ｎａ／Ｘ電池のＮａ極の内部抵抗を示した図で
ある。
ある。
【図３】本発明の第２の実施例を示したＮａ／Ｘ電池の
縦断面図である。
縦断面図である。
【図４】本発明の第３の実施例を示したＮａ／Ｘ電池の
縦断面図である。
縦断面図である。
【図５】本発明の第４の実施例を示したＮａ／Ｘ電池の
縦断面図である。
縦断面図である。
【図６】第４実施例の変形例を示したＮａ／Ｘ電池の縦
断面図である。
断面図である。
【図７】第４実施例の他の変形例を示したＮａ／Ｘ電池
の縦断面図である。
の縦断面図である。
【図８】従来のＮａ／Ｘ電池の縦断面図である。
１ 固体電解質管 ２ 電気絶縁材 ３ 正極容器 ４ 負極容器 ５ 正極活物質 ６ 補助導電材 ７ 負極活物質 ８ Ｎａ注入管兼集電管 ８Ａ 集電管 ９ 正極端子 １０ 負極端子 １１ Ｘ極リード線 １２ ヒータ １３ 放電初期のＮａ液位 １４ 放電末期のＮａ液位 １５ Ｎａ極の上部空間 １６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ Ｎａ供給孔 １７ Ｎａ注入管兼集電管内のＮａ液位 １８ Ｎａ極リード １９ Ｎａ注入孔蓋 ２０，２１ スプリング ２２ ダンパ
───────────────────────────────────────────────────── 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 井上 久道 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 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 10/39
Claims (11)
- 【請求項１】 負極容器内に収納され、Ｎａを必須成分
とする負極活物質と、正極容器内に収納され、ＦｅＣ
ｌ、Ｓｅ、２価のＳ、または４価のＳのいずれか一種と
溶融塩を必須成分とする正極活物質と、前記負極活物質
と正極活物質の間に設けられＮａイオンのみが通過可能
な固体電解質と、前記負極活物質と負極容器間の電気導
体として設けられた集電管とを備え、前記集電管は前記
負極容器内に前記負極活物質を注入する機能も有するＮ
ａ／Ｘ電池において、 前記集電管の内部に常に前記負極活物質を満たす手段を
設けたことを特徴とするＮａ／Ｘ電池。 - 【請求項２】 負極容器内に収納され、Ｎａを必須成分
とする負極活物質と、正極容器内に収納され、ＦｅＣ
ｌ、Ｓｅ、２価のＳ、または４価のＳのいずれか一種と
溶融塩を必須成分とする正極活物質と、前記負極活物質
と正極活物質の間に設けられＮａイオンのみが通過可能
な固体電解質と、前記負極活物質と負極容器間の電気導
体として設けられた集電管とを備え、前記集電管は前記
負極容器内に前記負極活物質を注入する機能も有するＮ
ａ／Ｘ電池において、 前記集電管の内部に常に前記負極活物質を満たす手段を
設け、かつ前記集電管と固体電解質間を前記負極活物質
とは別に常に導通状態にする導通手段を設けたことを特
徴とするＮａ／Ｘ電池。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載のＮａ／Ｘ電池に
おいて、 前記集電管の内部に常に前記負極活物質を満たす手段
は、下部が閉塞された集電管上部に形成された孔である
ことを特徴とするＮａ／Ｘ電池。 - 【請求項４】 請求項１又は２に記載のＮａ／Ｘ電池に
おいて、 前記集電管の内部に常に前記負極活物質を満たす手段
は、前記負極活物質を注入する時のみ開口する開閉部材
であることを特徴とするＮａ／Ｘ電池。 - 【請求項５】 負極容器内に収納され、Ｎａを必須成分
とする負極活物質と、正極容器内に収納され、ＦｅＣ
ｌ、Ｓｅ、２価のＳ、または４価のＳのいずれか一種と
溶融塩を必須成分とする正極活物質と、前記負極活物質
と正極活物質の間に設けられＮａイオンのみが通過可能
な固体電解質と、前記負極活物質と負極容器間の電気導
体として設けられた集電管とを備え、前記負極容器には
前記負極容器内に前記負極活物質を注入するための注入
孔が形成されたＮａ／Ｘ電池において、 前記集電管の内部に前記負極活物質を満たして密閉した
ことを特徴とするＮａ／Ｘ電池。 - 【請求項６】 負極容器内に収納され、Ｎａを必須成分
とする負極活物質と、正極容器内に収納され、ＦｅＣ
ｌ、Ｓｅ、２価のＳ、または４価のＳのいずれか一種と
溶融塩を必須成分とする正極活物質と、前記負極活物質
と正極活物質の間に設けられＮａイオンのみが通過可能
な固体電解質と、前記負極活物質と負極容器間の電気導
体として設けられた集電管とを備え、前記負極容器には
前記負極容器内に前記負極活物質を注入するための注入
孔が形成されたＮａ／Ｘ電池において、 前記集電管の内部に前記負極活物質を満たして密閉し、
かつ前記集電管と固体電解質間を前記負極活物質とは別
に常に導通状態にする導通手段を設けたことを特徴とす
るＮａ／Ｘ電池。 - 【請求項７】 請求項２又は６に記載のＮａ／Ｘ電池に
おいて、 前記導通手段は、前記集電管下部と前記固体電解質との
間に設けられた電気伝導性を有する線体であることを特
徴とするＮａ／Ｘ電池。 - 【請求項８】 請求項２又は６に記載のＮａ／Ｘ電池に
おいて、 前記導通手段は、前記集電管底部と前記固体電解質との
間に設けられた電気伝導性を有するスプリングであるこ
とを特徴とするＮａ／Ｘ電池。 - 【請求項９】 請求項２又は６に記載のＮａ／Ｘ電池に
おいて、 前記導通手段は、前記集電管の中間部に設けられ、前記
集電管底部を前記固体電解質に当接させるための付勢力
を有するダンパであることを特徴とするＮａ／Ｘ電池。 - 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかに記載のＮａ
／Ｘ電池を搭載した電気自動車。 - 【請求項１１】 請求項１〜９のいずれかに記載のＮａ
／Ｘ電池を設置した電力貯蔵システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3228969A JP2787101B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | Ｎａ／Ｘ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3228969A JP2787101B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | Ｎａ／Ｘ電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0567474A JPH0567474A (ja) | 1993-03-19 |
| JP2787101B2 true JP2787101B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=16884707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3228969A Expired - Lifetime JP2787101B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | Ｎａ／Ｘ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2787101B2 (ja) |
-
1991
- 1991-09-09 JP JP3228969A patent/JP2787101B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0567474A (ja) | 1993-03-19 |
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