JP3160183B2 - ナトリウム−硫黄電池の陽極モールド及びその製造方法 - Google Patents
ナトリウム−硫黄電池の陽極モールド及びその製造方法Info
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は、溶融ナトリウムを陰
極活物質とし、溶融硫黄を陽極活物質とするナトリウム
−硫黄電池に使用される陽極モールド及びその製造方法
に関する。
極活物質とし、溶融硫黄を陽極活物質とするナトリウム
−硫黄電池に使用される陽極モールド及びその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】 ナトリウム−硫黄電池は、一方に陰極
活物質である溶融金属ナトリウム、他方には陽極活物質
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ベータアルミナ固体電解質で
隔離し、３００〜３５０℃で作動させる高温二次電池で
ある。
活物質である溶融金属ナトリウム、他方には陽極活物質
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ベータアルミナ固体電解質で
隔離し、３００〜３５０℃で作動させる高温二次電池で
ある。
【０００３】 このようなナトリウム−硫黄電池の構成
は、例えば図２に示すように、カーボンフェルト等の導
電材に硫黄を含浸して成る円筒状の陽極モールド６、陽
極モールド６を収容する陽極容器３、陽極容器３の内部
に配置され、ナトリウムイオンを選択的に透過させる機
能を有する有底円筒状の固体電解質管（ベータアルミナ
管）５、及び固体電解質管５の内部に配置され、ナトリ
ウム７を貯留するカートリッジ１０とから成っている。
カートリッジ１０と固体電解質管５の間にナトリウム保
護管を介在させてもよい。
は、例えば図２に示すように、カーボンフェルト等の導
電材に硫黄を含浸して成る円筒状の陽極モールド６、陽
極モールド６を収容する陽極容器３、陽極容器３の内部
に配置され、ナトリウムイオンを選択的に透過させる機
能を有する有底円筒状の固体電解質管（ベータアルミナ
管）５、及び固体電解質管５の内部に配置され、ナトリ
ウム７を貯留するカートリッジ１０とから成っている。
カートリッジ１０と固体電解質管５の間にナトリウム保
護管を介在させてもよい。
【０００４】 以上の構成を有するナトリウム−硫黄電
池４において、放電時には溶融ナトリウム７が電子を放
出してナトリウムイオンとなり、これが固体電解質管５
内を透過して陽極側に移動し、陽極用導電材６中の硫黄
及び外部回路を通ってきた電子と反応して多硫化ナトリ
ウムを生成し、２Ｖ程度の電圧を発生させる。一方、充
電時には、放電とは逆にナトリウム及び硫黄の生成反応
が起こる。
池４において、放電時には溶融ナトリウム７が電子を放
出してナトリウムイオンとなり、これが固体電解質管５
内を透過して陽極側に移動し、陽極用導電材６中の硫黄
及び外部回路を通ってきた電子と反応して多硫化ナトリ
ウムを生成し、２Ｖ程度の電圧を発生させる。一方、充
電時には、放電とは逆にナトリウム及び硫黄の生成反応
が起こる。
【０００５】 ところで、上記の陽極モールドは、導電
材を成形型のキャビティ内で成形するとともに、キャビ
ティ内に溶融硫黄を射出し導電材に硫黄を含浸させるこ
とにより製造される。その際において、従来は、組み合
わせることにより円筒を構成する複数個のモールド断片
を別個に製造した後、電池組み付け時にそれらを組み立
てて、円筒状の陽極モールドとしていた。
材を成形型のキャビティ内で成形するとともに、キャビ
ティ内に溶融硫黄を射出し導電材に硫黄を含浸させるこ
とにより製造される。その際において、従来は、組み合
わせることにより円筒を構成する複数個のモールド断片
を別個に製造した後、電池組み付け時にそれらを組み立
てて、円筒状の陽極モールドとしていた。
【０００６】 例えば、図３に示す陽極モールド６は、
平板状の導電材を成形して調製した曲板状のモールド断
片１２を３枚組み合わせることにより、円筒状に形成さ
れる。又、図４に示す陽極モールド６は、台形の断面を
有するモールド断片１３を多数組み合わせることにより
円筒状に形成される。さらに、リング状のモールド断片
を積み重ねて円筒状に形成される陽極モールドも知られ
ている。
平板状の導電材を成形して調製した曲板状のモールド断
片１２を３枚組み合わせることにより、円筒状に形成さ
れる。又、図４に示す陽極モールド６は、台形の断面を
有するモールド断片１３を多数組み合わせることにより
円筒状に形成される。さらに、リング状のモールド断片
を積み重ねて円筒状に形成される陽極モールドも知られ
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、曲板
状のモールド断片を用いる場合は、電池への組み付けの
際に、モールド断片を円筒状に組み立てるのに手間がか
かるという問題があった。又、台形の断面を有するモー
ルド断片、又はリング状のモールド断片を用いる場合に
は、曲板状のモールド断片の場合と同様に組み立てに手
間がかかる他、断片の個数が多いため作業が煩雑となり
自動化が難しいという問題があった。
状のモールド断片を用いる場合は、電池への組み付けの
際に、モールド断片を円筒状に組み立てるのに手間がか
かるという問題があった。又、台形の断面を有するモー
ルド断片、又はリング状のモールド断片を用いる場合に
は、曲板状のモールド断片の場合と同様に組み立てに手
間がかかる他、断片の個数が多いため作業が煩雑となり
自動化が難しいという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】 本発明は、上記の不都
合を解消し、電池への組み付け時の作業性に優れたナト
リウム−硫黄電池の陽極モールド及びその製造方法を提
供することをその目的とする。
合を解消し、電池への組み付け時の作業性に優れたナト
リウム−硫黄電池の陽極モールド及びその製造方法を提
供することをその目的とする。
【０００９】 即ち、本発明によれば、ナトリウム−硫
黄電池において使用される陽極モールドであって、円筒
部と底部が一体成形された導電材に硫黄を含浸して成る
陽極モールドが提供される。
黄電池において使用される陽極モールドであって、円筒
部と底部が一体成形された導電材に硫黄を含浸して成る
陽極モールドが提供される。
【００１０】 又、本発明によれば、成形型を用いて導
電材を成形し、溶融硫黄を上記成形型のキャビティ内に
射出することにより導電材に溶融硫黄を含浸させるナト
リウム−硫黄電池の陽極モールドの製造方法であって、
円筒形状を有する芯体と、その芯体の周面に配置する型
枠とから成る成形型は円筒形状のキャビティを有し、上
記型枠が、芯体の周面に巻回した導電材から成るシート
を、その芯体の中心軸に向かって押圧し、次いで、成形
型のキャビティ内に溶融硫黄を射出する陽極モールドの
製造方法が提供される。
電材を成形し、溶融硫黄を上記成形型のキャビティ内に
射出することにより導電材に溶融硫黄を含浸させるナト
リウム−硫黄電池の陽極モールドの製造方法であって、
円筒形状を有する芯体と、その芯体の周面に配置する型
枠とから成る成形型は円筒形状のキャビティを有し、上
記型枠が、芯体の周面に巻回した導電材から成るシート
を、その芯体の中心軸に向かって押圧し、次いで、成形
型のキャビティ内に溶融硫黄を射出する陽極モールドの
製造方法が提供される。
【００１１】 上記の陽極モールドの製造方法におい
て、成形型は第一型枠と第二型枠とから成り、第一型枠
が、芯体の周面に巻回した導電材から成るシートを、そ
の両端部が芯体の周面で接触する部分以外の部分におい
て押圧した後、第二型枠が、シートの両端部が芯体の周
面で接触する部分を含むシートの残りの部分を押圧する
ことが好ましい。
て、成形型は第一型枠と第二型枠とから成り、第一型枠
が、芯体の周面に巻回した導電材から成るシートを、そ
の両端部が芯体の周面で接触する部分以外の部分におい
て押圧した後、第二型枠が、シートの両端部が芯体の周
面で接触する部分を含むシートの残りの部分を押圧する
ことが好ましい。
【００１２】 又、第一型枠が、第二型枠による最終押
圧の前に、芯体の周面に巻回した導電材から成るシート
を、芯体の周面上の２以上の部位にて押圧することが好
ましい。
圧の前に、芯体の周面に巻回した導電材から成るシート
を、芯体の周面上の２以上の部位にて押圧することが好
ましい。
【００１３】 又、第二型枠は、第一型枠がシートを押
圧した際に、第一型枠により形成される空間内をスライ
ドし、上記シートを押圧してもよい。
圧した際に、第一型枠により形成される空間内をスライ
ドし、上記シートを押圧してもよい。
【００１４】 さらに、前記の陽極モールドの製造方法
において、第三型枠を有し、前記第二型枠による押圧が
終了した後に、第三型枠の成形面と芯体の１の端面との
間に導電材から成る他のシートを配置し、上記他のシー
トを芯体の端面に対して押圧することにより底部を形成
することが好ましい。この場合において、第一型枠、及
び第二型枠により形成された空間内を第三型枠がスライ
ドして上記他のシートを押圧してもよい。
において、第三型枠を有し、前記第二型枠による押圧が
終了した後に、第三型枠の成形面と芯体の１の端面との
間に導電材から成る他のシートを配置し、上記他のシー
トを芯体の端面に対して押圧することにより底部を形成
することが好ましい。この場合において、第一型枠、及
び第二型枠により形成された空間内を第三型枠がスライ
ドして上記他のシートを押圧してもよい。
【００１５】
【作用】 本発明において、ナトリウム−硫黄電池の陽
極モールドは、円筒部と底部が一体成形された導電材
に、硫黄を含浸して形成される。これにより電池への組
み付けの際に陽極モールドを組み立てる必要が無く、作
業効率を高めることができる。さらに、組み付けの作業
が単純化されるため、自動化が容易となる。導電材とし
ては、通常、グラファイト等の導電性の良好な炭素繊維
が用いられる。
極モールドは、円筒部と底部が一体成形された導電材
に、硫黄を含浸して形成される。これにより電池への組
み付けの際に陽極モールドを組み立てる必要が無く、作
業効率を高めることができる。さらに、組み付けの作業
が単純化されるため、自動化が容易となる。導電材とし
ては、通常、グラファイト等の導電性の良好な炭素繊維
が用いられる。
【００１６】 上記の陽極モールドの製造は、成形型を
用いて導電材から成るシートを円筒状に成形した後、溶
融硫黄をその成形型のキャビティ内に射出して導電材に
溶融硫黄を含浸させることにより行われる。
用いて導電材から成るシートを円筒状に成形した後、溶
融硫黄をその成形型のキャビティ内に射出して導電材に
溶融硫黄を含浸させることにより行われる。
【００１７】 成形型は円柱形状を有する芯体、第一型
枠、及び第二型枠を有し、成形は、芯体の周面に巻き回
した導電材から成るシートを、第一型枠、及び第二型枠
により芯体の周面に押圧することにより行われる。この
際、シート上の任意の点が、必ず第一型枠、又は第二型
枠のどちらか一方により押圧されるように第一型枠、及
び第二型枠を構成する。
枠、及び第二型枠を有し、成形は、芯体の周面に巻き回
した導電材から成るシートを、第一型枠、及び第二型枠
により芯体の周面に押圧することにより行われる。この
際、シート上の任意の点が、必ず第一型枠、又は第二型
枠のどちらか一方により押圧されるように第一型枠、及
び第二型枠を構成する。
【００１８】 押圧の際は、まず第一型枠により押圧を
行った後に、第二型枠による押圧を行うことが必要であ
る。図５に示すように、第一型枠１４、及び第二型枠１
５による押圧を同時に行うと、押圧により押し出された
シートの部分１７が型枠１４、１５の隙間に入り込み好
ましくない。一方、図６に示すように、第一型枠１４に
よる押圧の後に、第二型枠１５による押圧を行う場合
は、第一型枠１４により押し出された部分１７を第二型
枠１５により押圧するため、型枠１４、１５によるシー
ト１８のかみ込みが起こらない。
行った後に、第二型枠による押圧を行うことが必要であ
る。図５に示すように、第一型枠１４、及び第二型枠１
５による押圧を同時に行うと、押圧により押し出された
シートの部分１７が型枠１４、１５の隙間に入り込み好
ましくない。一方、図６に示すように、第一型枠１４に
よる押圧の後に、第二型枠１５による押圧を行う場合
は、第一型枠１４により押し出された部分１７を第二型
枠１５により押圧するため、型枠１４、１５によるシー
ト１８のかみ込みが起こらない。
【００１９】 型枠によるシートのかみ込みを防止する
には、第一型枠は、第二型枠により最終的な押圧を行う
前に、芯体の周面上の２以上の部位にてシートを押圧す
ることが必要であるが、２又は３の部位にて押圧するこ
とが好ましい。一方、第二型枠は１又は２の部位にて押
圧することが好ましい。
には、第一型枠は、第二型枠により最終的な押圧を行う
前に、芯体の周面上の２以上の部位にてシートを押圧す
ることが必要であるが、２又は３の部位にて押圧するこ
とが好ましい。一方、第二型枠は１又は２の部位にて押
圧することが好ましい。
【００２０】 底部を形成するには、成形型にさらに第
三型枠を設け、第一型枠及び第二型枠による押圧が終了
した後に、第三型枠の成形面と芯体の端面との間に導電
材から成る他のシートを配置し、そのシートを芯体の端
面に対して押圧することが好ましい。
三型枠を設け、第一型枠及び第二型枠による押圧が終了
した後に、第三型枠の成形面と芯体の端面との間に導電
材から成る他のシートを配置し、そのシートを芯体の端
面に対して押圧することが好ましい。
【００２１】 本発明においては、芯体に巻き付けた場
合、その繊維が芯体の中心軸に向かって配向するような
グラファイトマットを用いたり、又は、充電時の特性を
向上させるために、グラファイトマットの固体電解質管
に接触する側の面に、多硫化ナトリウムに対し優れた濡
れ性を有するαアルミナパウダー又はガラス繊維を配置
してもよい。
合、その繊維が芯体の中心軸に向かって配向するような
グラファイトマットを用いたり、又は、充電時の特性を
向上させるために、グラファイトマットの固体電解質管
に接触する側の面に、多硫化ナトリウムに対し優れた濡
れ性を有するαアルミナパウダー又はガラス繊維を配置
してもよい。
【００２２】
【実施例】 以下、本発明を図示の実施例を用いてさら
に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限られ
るものではない。
に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限られ
るものではない。
【００２３】（実施例１） 図１に上記の陽極モールド
を製造する方法の一例を示す。図１に示す方法におい
て、成形型２０は芯体１６、第一型枠１４、及び第二型
枠１５を有する。まず、第一型枠１４が、芯体１６の周
囲に巻き回した導電材から成るシート１８を、芯体１６
上の相対向する２つの部位にて同時に押圧する。次に、
第二型枠１５が、第一型枠１４間に形成された空間２１
内をスライドしシート１８を押圧する。溶融硫黄は第一
型枠１４に設けられた連通孔２２を通じてキャビティ内
に射出される。
を製造する方法の一例を示す。図１に示す方法におい
て、成形型２０は芯体１６、第一型枠１４、及び第二型
枠１５を有する。まず、第一型枠１４が、芯体１６の周
囲に巻き回した導電材から成るシート１８を、芯体１６
上の相対向する２つの部位にて同時に押圧する。次に、
第二型枠１５が、第一型枠１４間に形成された空間２１
内をスライドしシート１８を押圧する。溶融硫黄は第一
型枠１４に設けられた連通孔２２を通じてキャビティ内
に射出される。
【００２４】（実施例２） 図８に上記の陽極モールド
を製造する方法の他の例を示す。図８に示す方法におい
て、成形型２０は、芯体１６、第一型枠１４、及び第二
型枠１５を有する。第一型枠は部材２３及び部材２４か
ら成り、部材２３は凹部２５を有する平面２６を備え、
その凹部２５は成形面の一部を構成する。導電材から成
るシート１８は、芯体１６に巻き回された状態で部材２
３の凹部２５上に配置される。部材２４は、部材２３の
平面２６上を左右方向からスライドして、シート１８を
互いにに反対方向から押圧する。次に、第二型枠１５
が、部材２４間に形成された空間２１内を下方にスライ
ドしてシート１８を押圧する。溶融硫黄は部材２３に設
けられた連通孔２２を通じてキャビティ内に射出され
る。
を製造する方法の他の例を示す。図８に示す方法におい
て、成形型２０は、芯体１６、第一型枠１４、及び第二
型枠１５を有する。第一型枠は部材２３及び部材２４か
ら成り、部材２３は凹部２５を有する平面２６を備え、
その凹部２５は成形面の一部を構成する。導電材から成
るシート１８は、芯体１６に巻き回された状態で部材２
３の凹部２５上に配置される。部材２４は、部材２３の
平面２６上を左右方向からスライドして、シート１８を
互いにに反対方向から押圧する。次に、第二型枠１５
が、部材２４間に形成された空間２１内を下方にスライ
ドしてシート１８を押圧する。溶融硫黄は部材２３に設
けられた連通孔２２を通じてキャビティ内に射出され
る。
【００２５】 底部を有する陽極モールドを製造する場
合は、図９に示すように、第一型枠１４、及び第二型枠
１５による押圧が終了した際に、第一型枠１４、及び第
二型枠１５により、第三型枠２７がスライドする空間２
８が形成されるようにしてもよい。第三型枠２７は、導
電材から成るシート２９を芯体１６の端面に押圧するこ
とにより底部を形成する。
合は、図９に示すように、第一型枠１４、及び第二型枠
１５による押圧が終了した際に、第一型枠１４、及び第
二型枠１５により、第三型枠２７がスライドする空間２
８が形成されるようにしてもよい。第三型枠２７は、導
電材から成るシート２９を芯体１６の端面に押圧するこ
とにより底部を形成する。
【００２６】
【発明の効果】 本発明において、陽極モールドは一体
成形により製造されるため、電池への組み付けの際に陽
極モールドを組み立てる必要が無く、作業効率を高める
ことができる。さらに、組み付けの作業が単純化される
ため、自動化が容易となる。
成形により製造されるため、電池への組み付けの際に陽
極モールドを組み立てる必要が無く、作業効率を高める
ことができる。さらに、組み付けの作業が単純化される
ため、自動化が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の陽極モールドの製造方法の一例を示
す横断面図である。
す横断面図である。
【図２】 ナトリウム−硫黄電池の構造を示す横断面図
である。
である。
【図３】 従来の陽極モールドの一例を示す斜視図であ
る。
る。
【図４】 従来の陽極モールドの他の例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図５】 本発明の陽極モールドの製造方法の原理を示
す横断面図である。
す横断面図である。
【図６】 本発明の陽極モールドの製造方法の原理を示
す横断面図である。
す横断面図である。
【図７】 本発明の陽極モールドの製造方法の原理を示
す横断面図である。
す横断面図である。
【図８】 本発明の陽極モールドの製造方法の他の例を
示す横断面図である。
示す横断面図である。
【図９】 本発明の陽極モールドの製造方法のさらに他
の例を示す斜視図である。
の例を示す斜視図である。
１・・・絶縁体リング、３・・・陽極容器、４・・・ナトリウム
−硫黄電池、５・・・固体電解質管、６・・・陽極モールド、
７・・・ナトリウム、１０・・・カートリッジ、１１・・・陰極
金具、１２・・・モールド断片、１３・・・モールド断片、１
４・・・第一型枠、１５・・・第二型枠、１６・・・芯体、１７・
・・押圧により押し出されたシートの部分、１８・・・導電
材から成るシート、１９・・・導電材から成るシートの両
端部、２０・・・成形型、２１・・・空間、２２・・・連通孔、
２３・・・第一型枠の構成部材、２４・・・第一型枠の構成部
材、２５・・・凹部、２６・・・平面、２７・・・第三型枠、２
８・・・空間、２９・・・導電材から成るシート。
−硫黄電池、５・・・固体電解質管、６・・・陽極モールド、
７・・・ナトリウム、１０・・・カートリッジ、１１・・・陰極
金具、１２・・・モールド断片、１３・・・モールド断片、１
４・・・第一型枠、１５・・・第二型枠、１６・・・芯体、１７・
・・押圧により押し出されたシートの部分、１８・・・導電
材から成るシート、１９・・・導電材から成るシートの両
端部、２０・・・成形型、２１・・・空間、２２・・・連通孔、
２３・・・第一型枠の構成部材、２４・・・第一型枠の構成部
材、２５・・・凹部、２６・・・平面、２７・・・第三型枠、２
８・・・空間、２９・・・導電材から成るシート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/39
Claims (7)
- 【請求項１】 ナトリウム−硫黄電池において使用され
る陽極モールドであって、円筒部と底部が一体成形された導電材に硫黄を含浸して
成る ことを特徴とする陽極モールド。 - 【請求項２】 成形型を用いて導電材を成形し、溶融硫
黄を当該成形型のキャビティ内に射出することにより当
該導電材に溶融硫黄を含浸させるナトリウム−硫黄電池
の陽極モールドの製造方法であって、 円筒形状を有する芯体と、当該芯体の周面に配置する型
枠とから成る当該成形型は、円筒形状のキャビティを有
し、 当該型枠が、当該芯体の周面に巻回した導電材から成る
シートを、当該芯体の中心軸に向かって押圧し、 次いで、当該キャビティ内に溶融硫黄を射出することを
特徴とする陽極モールドの製造方法。 - 【請求項３】 当該成形型は第一型枠と第二型枠とから
成り、 当該第一型枠が、当該芯体の周面に巻回した導電材から
成るシートを、その両端部が芯体の周面で接触する部分
以外の部分において押圧した後、当該第二型枠が当該シ
ートを押圧し、 当該第二型枠が押圧する部分が、当該シートの両端部が
芯体の周面で接触する部分を含む請求項２に記載の陽極
モールドの製造方法。 - 【請求項４】 当該第一型枠が、第二型枠による押圧に
先んじて、当該芯体の周面に巻回した導電材から成るシ
ートを、当該芯体の周面上の２以上の部位にて押圧する
請求項３に記載の陽極モールドの製造方法。 - 【請求項５】 当該第二型枠は、当該第一型枠が当該シ
ートを押圧した際に、当該第一型枠により形成される空
間内をスライドし、当該シートを押圧する請求項４に記
載の陽極モールドの製造方法。 - 【請求項６】 当該成形型がさらに第三型枠を有し、当
該第二型枠による押圧が終了した後に、当該第三型枠の
成形面と当該芯体のｌの端面との間に配置された導電材
から成る他のシートを、当該芯体の端面に対して押圧す
ることにより底部を形成する請求項３〜５のいずれかに
記載の陽極モールドの製造方法。 - 【請求項７】 当該第一型枠、及び第二型枠による押圧
が終了した際に、当該第一型枠、及び第二型枠により形
成される空間内を当該第三型枠がスライドして当該他の
シートを押圧する請求項６に記載の陽極モールドの製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11721995A JP3160183B2 (ja) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | ナトリウム−硫黄電池の陽極モールド及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11721995A JP3160183B2 (ja) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | ナトリウム−硫黄電池の陽極モールド及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08315853A JPH08315853A (ja) | 1996-11-29 |
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- 1995-05-16 JP JP11721995A patent/JP3160183B2/ja not_active Expired - Fee Related
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