JP3243599B2

JP3243599B2 - ナトリウム−硫黄電池、及び該電池の解体処理方法及び装置

Info

Publication number: JP3243599B2
Application number: JP30485896A
Authority: JP
Inventors: 清光根本; 直久綿引; 平沼　　健; 博見床井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 2002-01-07
Anticipated expiration: 2016-11-15
Also published as: JPH10144362A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池寿命が終わっ
た際に容易に解体処理できる構造を有するナトリウム−
硫黄電池、及びこのナトリウム−硫黄電池（適宜、Ｎａ
／Ｓ電池と略記）の解体処理方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電力貯蔵システムとしてのＮａ／Ｓ電池
は、数十〜数百本を直・並列に接続したものを１単位と
して、適宜数の単位を組み合わせて用いられる。Ｎａ／
Ｓ電池の寿命は充放電回数が１５００〜２２００回程度
と予測される。

【０００３】図８は従来型のＮａ／Ｓ電池の断面図であ
る。１は正極容器、２はβ″−アルミナ製の固体電解質
管、３は安全管、４はカ−ボンフェルトに正極活物質で
ある硫黄(Ｓ)を含浸させた硫黄モールド、５は負極活物
質であるナトリウム(Ｎａ)、６はＮａの供給孔、７は
正、負極を分離絶縁するためのα−アルミナ製の絶縁リ
ング、９は正極端子、１０は負極端子及び１５はＮａ注
入管である。

【０００４】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Ｎａはイオ
ンとして固体電解質管を移動し、正極活物質Ｓと次式
（１）の反応が行われ、多硫化ナトリウム（Ｎａ₂Ｓ
ｘ，ｘ＝３〜５）を生成し、充電時にはその逆の電池反
応が行われる。

【０００５】２Ｎａ＋ｘＳ → Ｎａ₂Ｓｘ（ｘ＝３〜５） … （１）本Ｎａ／Ｓ電池は開発段階をほぼ終了し、製品として量
産化の時機を迎えようとしている。このため、使用済み
の電池の保管量はあまり多くはなく、電池の処理、処分
については差し迫った問題とはなっていない。しかし、
今後は電池の量産化に向かい、使用済み電池が大量に出
ることが予測される。このことは、活物質であるＮａと
Ｓは消防法上の危険物に指定されており、これを多量に
保管することにつながるために、使用済み電池や故障電
池の解体処理、処分を迅速、かつ安全に行う必要があ
る。

【０００６】（１）特開平８−５００４６５号公報で
は、水、または保護ガス(不活性ガス)の存在下で、さら
には減圧下でＮａ／Ｓ電池を破砕して、活物質(Ｎａ、
Ｓ)を、水、または水酸化ナトリウム(ＮａＯＨ)、また
は過酸化水素(Ｈ₂Ｏ₂)を添加した硫酸(Ｈ₂ＳＯ₄)と反応
させて処理する方法が提案されている。また（２）特開
平６−１９６２０９号、特開平６−２０３８７９号及び
特開平６−３３３６０８号の各公報では、パラフィンま
たは油浴槽内で電池を解体し、活物質(Ｎａ、Ｓ)を融解
して浴槽内に落下させて処理する方法などが提案されて
いる。しかしながら、（１）に示す方法は、活物質と水
や硫酸(Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂)といきなり反応させるため、
危険性が高いこと、また（１）、（２）に示す方法は、
共に電池解体後の電池そのものの処理を十分に考慮され
ていないことなどの問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記、従来技術は
（１）解体処理方法としての危険性が高いこと、（２）
最終処分まで考慮した処理法ではないこと及び（３）電
池要素材料の再利用方法として十分考慮されていないこ
となどの問題があつた。

【０００８】本発明は以上の事柄に鑑みてなされたもの
で、本発明の第１の目的は、解体が容易な構造を有する
ナトリウム−硫黄電池を提供することにある。また、本
発明の第２の目的は、このナトリウム−硫黄電池を解体
するナトリウム−硫黄電池の解体方法及び装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明のナトリウム−硫黄電池(Ｎａ／Ｓ電
池)は、固体電解質管と、この固体電解質管内に隙間を
もって挿入され、上蓋を設け底孔を形成され、内部にナ
トリウムを収容する安全管と、固体電解質管の外周を囲
むように配置された硫黄モールドと、硫黄モールドを収
納する正極容器と、固体電解質管上部の周りに取り付け
られた絶縁リングと、この絶縁リング上に下端が取り付
けられ、上部に中央円板と該中央円板の外周を取り巻く
環状円板からなる上蓋を有する円筒状の負極キャップ
と、安全管の上蓋から上方に延び負極キャップの上蓋の
中央円板から突出する細管と、安全管の上蓋上に取り付
けられたアイボルトとを備えており、さらに負極キャッ
プの上蓋の外周から立ち上げたフランジ壁と負極キャッ
プの筒壁の上部とを２枚重ねとし、この２枚重ね上端を
接合してなる第１のリップ部と、負極キャップの上蓋の
中央円板の外周縁から立ち上げたフランジ壁と環状円板
の内周縁から立ち上げたフランジ壁とを２枚重ねとし、
この２枚重ね上端を接合してなる第２のリップ部と、正
極容器の筒壁上部とこの筒壁の内側にある絶縁リング外
周に取り付けられ上方に延びる筒壁とを２枚重ねとし、
この２枚重ね上端を接合してなる第３のリップ部を設け
たことを特徴とする。

【００１０】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明の第１のナトリウム−硫黄電池の解体処理方法
は、上記本発明のＮａ／Ｓ電池を解体処理する方法であ
って、(1)第１、第２のリップ部の少なくとも上端部を
切除し、(2)電池全体を不活性ガス雰囲気中でナトリウ
ムの融点以上で、かつ硫黄の融点に達しない温度に加熱
し、(3)ナトリウム溶融後にアイボルトを利用して安全
管を固体電解質管から抜き出すことを特徴とする。な
お、第１、第２のリップ部を切除する際は、Ｎａ／Ｓ電
池は充電された状態にあることが好ましい。この方法に
よれば、Ｎａ／Ｓ電池からＮａを収容する負極側が分離
されることになる。

【００１１】本発明の第２のナトリウム−硫黄電池の解
体処理方法は、上記本発明のＮａ／Ｓ電池を解体処理す
る方法であって、(1)第１、第２のリップ部の少なくと
も上端部を切除し、(2)電池全体を不活性ガス雰囲気中
でナトリウムの融点以上で硫黄の融点に達しない温度に
加熱し、(3)ナトリウム溶融後にアイボルトを利用して
安全管を固体電解質管から抜き出し、(4)さらに安全管
が抜き出した残部を冷却した後、第３のリップ部の少な
くとも上端部を切除して、この残部を絶縁リング付の固
体電解質管と硫黄モールドを収納した正極容器とに分離
することを特徴とする。なお、第１、第２のリップ部を
切除する際にナトリウム−硫黄電池は充電された状態に
あることが好ましい。この方法によりＮａ／Ｓ電池から
Ｎａを収容する負極側と、硫黄モールドを収納した正極
側がそれぞれ分離されることになる。

【００１２】本発明の第３のナトリウム−硫黄電池の解
体処理方法は、解体、分離したＮａを収容する負極側か
らＮａを回収する方法であって、安全管内部に充填され
ているナトリウムを溶融し、この溶融ナトリウムをパラ
フィンを入れた精製容器に注入し、浮上した溶融パラフ
ィン層に覆われた溶融ナトリウムを溶融温度以上に維持
し、不純物を沈降させて、ナトリウムを精製し、回収す
ることを特徴とする。

【００１３】この第３の解体処理方法を具現化する装置
は、安全管内部で溶融されたナトリウムを受け入れ、こ
の溶融ナトリウムをパラフィン層で覆って保持する精製
容器と、精製容器を加熱するヒータと、精製容器の底か
ら下方に延びる管状の不純物ポケットと、この不純物ポ
ケットの管外周を冷却する冷却手段とを備えた装置であ
る。

【００１４】本発明の第４のナトリウム−硫黄電池の解
体処理方法は、解体、分離した硫黄モールドを収納した
正極側からＳを回収する方法であって、硫黄モールドを
収納した正極容器を加熱し、硫黄を蒸留して回収するこ
とを特徴とする。

【００１５】この第４の解体処理方法を具現化する装置
は、硫黄モールドを収納した正極容器を加熱し硫黄を蒸
発させる加熱容器と、蒸発した硫黄を冷却し凝縮させる
冷却器と、該凝縮した硫黄を貯留する貯槽と、加熱容
器、冷却器及び貯槽を含む系を減圧する真空ポンプとを
備えた装置である。

【００１６】本発明の第５のナトリウム−硫黄電池の解
体処理方法は、解体、分離した硫黄モールドを収納した
正極側のＳを廃棄処分する方法であって、硫黄モールド
を収納した正極容器を加熱して硫黄モールドを燃焼さ
せ、燃焼ガスに含む硫黄分を洗浄液により溶解させ、該
洗浄液を中和した後、廃棄することを特徴とする。

【００１７】この第５の解体処理方法を具現化する装置
は、硫黄モールドを収納した正極容器を加熱して硫黄モ
ールドを燃焼させる燃焼容器と、この燃焼容器から硫黄
を含む燃焼ガスを搬出するブロワと、このブロワを通じ
て流入した硫黄を含む燃焼ガスを洗浄液で洗浄する洗浄
容器と、この洗浄液をろ過するろ過器と、ろ過された洗
浄液を中和する中和槽と、洗浄容器に供給する洗浄液を
貯留する洗浄液タンクと、洗浄液タンクと洗浄容器間で
洗浄液を循環させるポンプとを備えた装置である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態であ
るＮａ／Ｓ電池の縦断面図である。このＮａ／Ｓ電池
は、電池の正極容器１と、正極容器１の中央部に配置さ
れたβ″−アルミナ(β″−Ａｌ₂Ｏ₃)製で下底付の固体
電解質管２と、固体電解質管２内にこの管内壁と隙間を
もって挿入され、上に蓋３ａを設け底に孔６を形成され
た安全管３と、固体電解質管２の外側(外周と底)を囲
み、カーボンフェルトに正極活物質である硫黄(Ｓ)を含
浸させてなる硫黄モールド４と、安全管３内に満たされ
た負極活物質なるナトリウム(Ｎａ)５と、固体電解質管
２上部の周りに取り付けられたα−アルミナ(α−Ａｌ₂
Ｏ₃)製の環状絶縁リング７と、環状絶縁リング７上に下
端が取り付けられた円筒状の負極キャップ１６と、安全
管３の上蓋３ａから上方に延び負極キャップ１６の上蓋
１６ａから突出するベローズ付細管８と、ベローズ付細
管８の上に順次に形成された負極端子１０及びＮａ注入
管１５と、正極容器１の外周に設けられた正極端子９
と、安全管３の上蓋３ａ上に取る付けられたアイボルト
１４と、から構成され、さらに負極キャップ１６の上蓋
１６ａの外周、上蓋１６ａの中心と外周との中間に位置
する円周上、及び正極容器１の外周にそれぞれ次に説明
する環状のリップ溶接部を設けたものである。

【００１９】負極キャップ１６の上蓋１６ａの外周に設
けたリップ溶接部１１は、上蓋１６ａの外周から立ち上
がるフランジ壁と、負極キャップ１６の筒壁１６ｂの上
部とを２枚重ねとし、２枚重ねの上端をへり溶接してな
るものである。上蓋１６ａの中心と外周の中間に位置す
る円周上に設けたリップ溶接部１２は、上蓋１６ａの中
心円板部の外周から立ち上がるフランジ壁と、その中心
円板部の外側にある環状の外周円板部の内縁から立ち上
がるフランジ壁とを２枚重ねとし、２枚重ねの上端をへ
り溶接してなるものである。そして正極容器１の外周に
設けたリップ溶接部１３は、正極容器１の筒壁の上部
と、この正極容器１の筒壁の内側にある絶縁リング７の
外周に取り付けられ上方に延びる筒壁とを２枚重ねと
し、２枚重ねの上端をへり溶接してなるものである。

【００２０】ここで、安全管３の上蓋３ａは安全管３を
カプセル状に絞り加工することにより形成される。ベロ
ーズ細管８は、伸縮性のベローズを有し、これにより固
体電解質管２への応力負荷を軽減する。リップ溶接部１
１、１２、１３は電池の解体を容易にするための構造で
あり、アイボルト１４は安全管３の引き抜きに用いられ
る。

【００２１】上記のように構成されたＮａ／Ｓ電池の解
体処理方法、及びこの解体処理で得た電池の構成要素の
再利用について以下に記述する。なお、本発明では、充
電末状態で停止してあるＮａ／Ｓ電池、すなわち活物質
であるＮａとＳができるだけ分離された状態にあるＮａ
／Ｓ電池を例に述べる。

【００２２】〔電池の解体、処理〕 (1)まず図１に示す負極キャップ１６のリップ溶接部１
１、１２を切削し、不活性ガス中で電池温度を１００〜
１１５℃に加熱してＮａを融解し、それからリップ部１
１と１２間のドーナツ状の板を取り外す。この時点で
は、融点１２０℃のＳは固体のままである。次いで、安
全管３の上蓋３ａに取り付けたアイボルト１４を用いて
安全管３を静かに引き抜き、その後、固体電解質管２内
表面に残留するＮａを傾斜法で除去する。

【００２３】(2)図２は、安全管３内にＮａが入った状
態で引き抜いた安全管形状を示す。安全管３を冷却し、
Ｎａを固化したのち、安全管３外表面に付着しているＮ
ａをエチルアルコールで拭き取り、Ｎａ供給孔６をパラ
フィンで覆い、密封してから保管、または再利用する。

【００２４】(3)図３は負極側の安全管３を抜き取った
後の正極側と固体電解質管２とを示す。この状態で正極
容器１のリップ溶接部１３を切削し、不活性ガス内で１
２０〜１５０℃に加熱したのち、絶縁リング７と一緒に
固体電解質管２を引き抜く。この引き抜き後の固体電解
質管２等は、エチルアルコール及び水で洗浄したのち、
固形不燃物として廃棄する。

【００２５】(4)図４は、固体電解質管２等を抜き取っ
た後の正極側の構造を示す。正極側は冷却し、Ｓを固化
してから大気中に取り出す。以後は、後述するように、
Ｓを減圧蒸留、回収して再利用、または加熱処理、処分
する。

【００２６】〔活物質Ｎａの回収〕図５に、Ｎａ再利用
のため使用済みＮａを精製するＮａ精製装置を示す。こ
のＮａ精製装置は、Ｎａを入れるＮａ精製容器２０と、
この容器２０の外周を取り巻くヒータ２８と、容器２０
底から下方に延びる管状の不純物ポケット２１と、不純
物ポケット２１の外周に取り付けられた冷却フィン２２
と、容器２０側壁に設けられたＮａ取り出し口２３と、
不純物ポケット２１、Ｎａ取り出し口２３に設けられた
ストップ弁２４、２５とから構成される。Ｎａ精製容器
２０に入れられたＮａはパラフィン２６によって覆われ
る。

【００２７】上記構成のＮａ精製装置によりＮａのみを
分別、回収する場合は、先ずパラフィン２６をＮａ精製
容器２０内で数ｍｍ〜１ｃｍの厚みの液層になるように
入れる。Ｎａ精製容器温度を約１５０℃に加熱してお
き、ここに固体電解質管２に残存するＮａ及び安全管内
のＮａを１００〜１５０℃に加熱して溶融させ、パラフ
ィン２６の上から注ぎ入れる。この時、密度の大きい溶
融Ｎａは沈降し、一方、密度の小さいパラフィンは浮上
して溶融Ｎａをシールし、溶融Ｎａを大気と遮断する。

【００２８】Ｎａ精製装置にＮａが蓄積した後、このＮ
ａを再利用する場合、Ｎａ精製容器２０を２００〜３０
０℃に加熱し、不純物ポケット２１の温度を１２０℃と
して数時間放置し、Ｎａ精製容器２０内壁を溶融Ｎａで
洗浄する。Ｎａ温度が２００〜３００℃の場合、Ｎａ₂
Ｏの形で存在する酸素(Ｏ₂)、水酸化ナトリウム(ＮａＯ
Ｈ)及び炭酸ナトリウム(Ｎａ₂ＣＯ₃)の溶解度は、Ｏ₂：
１２〜１００ｐｐｍ、ＮａＯＨ：４００〜９００ｐｐ
ｍ、Ｎａ₂ＣＯ₃：４５〜１４０ｐｐｍである。それぞれ
溶解度を超える状態、すなわち過飽和状態となった時
に、不純物２７であるＮａ₂Ｏ、ＮａＯＨ、Ｎａ₂ＣＯ₃
は析出し、そしてＮａより密度(ρ)の大きいＮａ₂Ｏ
(ρ：２.２７)、ＮａＯＨ(ρ：２.１３)及びＮａ₂ＣＯ₃
(ρ：２.５３)は沈降して不純物ポケット１２でさらに
冷却され、析出する分と併せて沈降、収納される。

【００２９】Ｎａ精製容器２０内壁の洗浄終了後に、Ｎ
ａ精製容器２０の温度を１２０℃まで緩やかに下げ、数
時間放置してＮａを精製する。このときのＮａ中の酸素
及びＮａＯＨ濃度は、ほぼ１ｐｐｍである。Ｎａ₂ＣＯ₃
は溶解度から推定すると、数ｐｐｍ〜１０ｐｐｍである
が、この量は電池要素材料に対して悪影響はなく、特に
問題はない。こうして精製したＮａは、Ｎａ取り出し口
２３に採取容器、または管を連結してオンラインで採取
し、高純度ナトリウムとして再利用できる。

【００３０】〔活物質Ｓの回収〕図６に硫黄の蒸留回収
装置を示す。この蒸留回収装置は、加熱・蒸留容器３０
と、この容器３０内にあって、正極容器１と、Ｓを含浸
したままの硫黄モールド４とからなる正極側分解物３１
を入れる受け皿３２と、分解物３１等を出し入れするた
めに容器３０に設けられた密封型の蓋３３と、加熱・蒸
留容器３０から送られるＳ蒸気を凝縮、液化する冷却器
３４と、凝縮したＳの貯蔵槽３５と、貯蔵槽３５に設け
られたＳ取り出し管３９と、硫黄の蒸留回収系を清浄化
し、またＳを蒸留するため該系を減圧する真空ポンプ３
６と、から構成されている。蒸留回収系を清浄化するた
めには置換用不活性ガスＡｒが用いられる。

【００３１】このように構成された蒸留回収装置におい
て、まず系を１５０〜２００℃に加熱しながら真空排気
−Ａｒガス置換を行って清浄にし、一旦室温まで冷却し
た後、加熱・蒸留容器３０の蓋３３を開き、硫黄モール
ドを含む正極側分解物３１を受け皿３２内に、硫黄モー
ルドの開口を上向きにして、一個または数個を並べ、蓋
３３を閉め、系内を真空−Ａｒガス置換を数回行って清
浄にし、系内をほぼ９．８Ｐａに調節しながら蒸留容器
の温度を３００℃として緩やかにＳを蒸留する。Ｓ蒸気
は冷却器３４で冷却され、液化される。液体となったＳ
は流下して貯槽３５に貯蔵される。回収したＳを利用す
る場合は、Ｓ取り出し管３９から必要量を取り出して再
利用できる。

【００３２】〔活物質Ｓの燃焼廃棄処理〕図７は、活物
質Ｓを燃焼して廃棄する燃焼排ガス処理装置である。こ
の燃焼排ガス処理装置は、燃焼容器４０と、この燃焼容
器４０内で、正極容器１と硫黄モールド４を含む分解物
３１の１個あるいは複数個を入れる燃焼皿４１と、分解
物３１を、硫黄モールド４の開放側を下向きに、傾斜さ
せる架台４２と、燃焼容器４０から燃焼排ガスを吸引す
るブロワ４４と、ブロワ４４を通じて流入した排ガスを
洗浄液により浄化する洗浄室４５と、洗浄室４５内にあ
って、洗浄液に吸収された排ガス中のエアロゾルをろ
過、洗浄するろ過・吸収板４６と、洗浄液として水酸化
カリウム(ＫＯＨ)または希硫酸(Ｈ₂ＳＯ₄)を貯蔵する洗
浄液タンク４７と、洗浄液を洗浄液タンク４７と洗浄室
４５間で循環させる循環ポンプ４８と、燃焼ガス中のＳ
Ｏ₂ガスなどを洗浄、除去したのち大気中に放出するた
めの排気塔４９と、洗浄液タンク４７から使用済み洗浄
液をドレンし、中和処理する中和槽５０と、中和処理後
の廃液を排水する排水口５１と、から構成されている。

【００３３】上記のように構成された排ガス処理装置に
おいて、正極容器１及び硫黄モールド４を含む正極側解
体物３１を燃焼容器４０内の架台４２により傾斜させて
配置し、空気を導入しながら燃焼容器４０で硫黄モール
ド４を燃焼させ、その際発生した燃焼排ガスをブロワ４
４により洗浄室４５に送りこむ。この時、洗浄液は、洗
浄液タンク４７からストップ弁Ｖ−７を通じて循環ポン
プ４８により洗浄室４５に供給され、ここでスプレイさ
れて燃焼排ガスと接触して燃焼ガス中のＳＯ₂ガス等を
捕集し、ろ過・吸収板４６で洗浄液に含まれる固体状微
粉体を除去され、それから洗浄液タンク４７底からスト
ップ弁Ｖ−６を通じて洗浄液タンク４７に戻る。洗浄室
４５でＳＯ₂ガス等が除去されて浄化された排ガスは、
ＳＯ₂ガス等を環境基準以下として排気塔４９から大気
中に放出される。この燃焼ガス処理時には、洗浄室４５
から中和槽５に接続する洗浄液配管に設けられたストッ
プ弁Ｖ−５、洗浄液タンク４７から中和槽５に接続する
洗浄液配管に設けられたストップ弁Ｖ−８、及び中和槽
５の排出口５１に設けられたストップ弁Ｖ−９は、閉止
されている。

【００３４】上記燃焼排ガス処理の終了後、ブロワ４４
及び循環ポンプ４８を停止し、ストップ弁Ｖ−５、Ｖ−
８を開として洗浄室４５、洗浄液タンク４７中の洗浄液
を中和槽５０にドレンし、中和処理した後に排水する。
ここで洗浄液としてＫＯＨ：数〜１０％溶液を用いる
と、捕集されたＳＯ₂ガスは無害で水溶性の硫酸カリウ
ム(Ｋ₂ＳＯ₄)として一般排水に廃棄できる。なお燃焼排
ガス処理後の正極容器１は、燃焼容器４０から取り出し
て水洗したのち、不燃廃棄物として廃棄する。

【００３５】以上本実施の形態で説明したように、Ｎａ
／Ｓ電池の容器類にリップ溶接部を設け、解体時にリッ
プ部を切断することにより、またＮａを入れた安全管の
取り出し用アイボルトを設けることにより、Ｎａを有す
る負極側とＳを有する正極側に迅速かつ安全にしかも簡
便に解体できる。

【００３６】さらに解体した負極側からＮａ、安全管を
回収し、一方、解体した正極側からＳを回収し、これら
電池用材料を再利用することによって、電池コストの低
減を図ることができる。また、Ｓを廃棄処分する場合
も、解体した正極側のみを燃焼させてＳを含む排ガスを
処理できるので、環境基準に対応した排ガス処理を容易
に実施できる。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、
(１)Ｎａ／Ｓ電池を設計、製作時に解体処理を十分に考
慮して解体処理の容易な電池構造とすること、(２)正、
負極活物質の融点(Ｓ：１２０℃、Ｎａ：９８℃)の差を
利用してＮａを分別回収すること、(３)アイボルトを備
えて引き抜きを容易にしＮａと安全管と一体で取り扱う
構造の安全管とすること、(４)正極活物質Ｓを含浸した
ままの硫黄モールドと正極容器とを一緒に加熱、蒸留し
てＳを回収して再利用すること、(５)(４)の代わりに、
回収硫黄モールドと正極容器とを加熱処理装置内で加
熱、燃焼させ、生成する亜硫酸ガス(ＳＯ₂)を洗浄して
洗浄液に吸収し、洗浄液を中和処理して廃棄処分するこ
と、等により、Ｎａ／Ｓ電池電池を迅速、かつ安全に解
体処理、処分ができ、また活物質であるＳ、Ｎａ及び安
全管を再利用すことにより、電池コストを低減できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるＮａ／Ｓ電池の構
造を示す縦断面図である。

【図２】本発明のＮａ／Ｓ電池から分離した安全管を示
す図である。

【図３】本発明のＮａ／Ｓ電池から安全管を分離した後
の固体電解質管と正極側を示す図である。

【図４】本発明のＮａ／Ｓ電池から安全管、固体電解質
管を分離した残りの正極容器と硫黄モールドを示す図で
ある。

【図５】本発明によるナトリウム精製装置の構成図であ
る。

【図６】本発明による硫黄の蒸留回収装置の構成図であ
る。

【図７】本発明による硫黄の燃焼排ガス処理装置の構成
図である。

【図８】従来型Ｎａ／Ｓ電池の構造を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１正極容器２固体電解質管３安全管４硫黄モールド５ナトリウム６ナトリウム供給孔７絶縁リング８ベローズ細管９正極端子１０負極端子１１、１２、１３リップ溶接部１４アイボルト１５ナトリウム注入管２０ナトリウム精製容器２１不純物ポケット２２冷却フィン２６パラフィン２７不純物２８ヒータ３０加熱、蒸留容器３１電池容器と硫黄モールド３２受け皿３３蓋３４冷却器３５凝縮Ｓの貯槽３６真空ポンプ４０加熱、燃焼容器４１燃焼皿４２架台４４ブロワ４５燃焼ガス洗浄部４６ろ過、吸収板４７洗浄吸収液タンク４８循環ポンプ４９排気塔５０中和槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平沼健茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者床井博見茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (56)参考文献特開平３−88281（ＪＰ，Ａ) 特開平６−333608（ＪＰ，Ａ) 特開平８−88029（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 10/39 H01M 10/54

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】固体電解質管と、該固体電解質管内に隙
間をもって挿入され、上蓋を設け底孔を形成され、内部
にナトリウムを収容する安全管と、固体電解質管の外周
を囲むように配置された硫黄モールドと、硫黄モールド
を収納する正極容器と、固体電解質管上部の周りに取り
付けられた絶縁リングと、該絶縁リング上に下端が取り
付けられ、上部に中央円板と該中央円板の外周を取り巻
く環状円板からなる上蓋を有する円筒状の負極キャップ
と、安全管の上蓋から上方に延び負極キャップの上蓋の
中央円板から突出する細管と、安全管の上蓋上に取り付
けられたアイボルトとを備え、さらに負極キャップの上
蓋の外周から立ち上げたフランジ壁と負極キャップの筒
壁の上部とを２枚重ねとし該２枚重ね上端を接合してな
る第１のリップ部と、負極キャップの上蓋の中央円板の
外周縁から立ち上げたフランジ壁と環状円板の内周縁か
ら立ち上げたフランジ壁とを２枚重ねとし該２枚重ね上
端を接合してなる第２のリップ部と、正極容器の筒壁上
部と該筒壁の内側にある絶縁リング外周に取り付けられ
上方に延びる筒壁とを２枚重ねとし該２枚重ねの上端を
接合してなる第３のリップ部を設けたことを特徴とする
ナトリウム−硫黄電池。
【請求項２】請求項１記載のナトリウム−硫黄電池を
解体処理する方法において、第１及び第２のリップ部の
少なくとも上端部を切除し、電池全体を不活性ガス雰囲
気中でナトリウムの融点以上で硫黄の融点に達しない温
度に加熱し、ナトリウム溶融後にアイボルトを利用して
安全管を固体電解質管から抜き出すことを特徴とするナ
トリウム−硫黄電池の解体処理方法。
【請求項３】請求項１記載のナトリウム−硫黄電池を
解体処理する方法において、第１及び第２のリップ部の
少なくとも上端部を切除し、電池全体を不活性ガス雰囲
気中でナトリウムの融点以上で硫黄の融点に達しない温
度に加熱し、ナトリウム溶融後にアイボルトを利用して
安全管を固体電解質管から抜き出し、さらに安全管が抜
き出した残部を冷却した後、第３のリップ部の少なくと
も上端部を切除して、該残部を絶縁リング付の固体電解
質管と硫黄モールドを収納した正極容器とに分離するこ
とを特徴とするナトリウム−硫黄電池の解体処理方法。
【請求項４】第１及び第２のリップ部の上端部を切除
する際にナトリウム−硫黄電池は充電された状態にある
請求項２記載のナトリウム−硫黄電池の解体処理方法。
【請求項５】請求項２記載のナトリウム−硫黄電池の
解体処理方法により取りだした安全管内部に充填されて
いるナトリウムを溶融し、該溶融ナトリウムをパラフィ
ンを入れた精製容器に注入し、浮上した溶融パラフィン
層に覆われた溶融ナトリウムを溶融温度以上に維持し、
不純物を沈降させて、ナトリウムを精製し、回収するこ
とを特徴とするナトリウム−硫黄電池の解体処理方法。
【請求項６】請求項３記載のナトリウム−硫黄電池の
解体処理方法により分離した、硫黄モールドを収納した
正極容器を加熱し、硫黄を蒸留して回収することを特徴
とするナトリウム−硫黄電池の解体処理方法。
【請求項７】請求項３記載のナトリウム−硫黄電池の
解体処理方法により分離した、硫黄モールドを収納した
正極容器を加熱して硫黄モールドを燃焼させ、燃焼ガス
に含む硫黄分を洗浄液により溶解させ、該洗浄液を中和
した後、廃棄することを特徴とするナトリウム−硫黄電
池の解体処理方法。
【請求項８】請求項２記載のナトリウム−硫黄電池の
解体処理方法により取りだした安全管内部で溶融された
ナトリウムを受け入れ、該溶融ナトリウムをパラフィン
層で覆って保持する精製容器と、該精製容器を加熱する
ヒータと、精製容器の底から下方に延びる管状の不純物
ポケットと、該不純物ポケットの管外周を冷却する冷却
手段とを備えたことを特徴とするナトリウム−硫黄電池
の解体処理装置。
【請求項９】請求項３記載のナトリウム−硫黄電池の
解体処理方法により分離した、硫黄モールドを収納した
正極容器を加熱し硫黄を蒸発させる加熱容器と、蒸発し
た硫黄を冷却し凝縮させる冷却器と、該凝縮した硫黄を
貯留する貯槽と、加熱容器、冷却器及び貯槽を含む系を
減圧する真空ポンプとを備えたことを特徴とするナトリ
ウム−硫黄電池の解体処理装置。
【請求項１０】請求項３記載のナトリウム−硫黄電池
の解体処理方法により分離した、硫黄モールドを収納し
た正極容器を加熱して硫黄モールドを燃焼させる燃焼容
器と、該燃焼容器から硫黄を含む燃焼ガスを搬出するブ
ロワと、該ブロワを通じて流入した硫黄を含む燃焼ガス
を洗浄液で洗浄する洗浄容器と、該洗浄液をろ過するろ
過器と、該ろ過された洗浄液を中和する中和槽と、洗浄
容器に供給する洗浄液を貯留する洗浄液タンクと、該洗
浄液タンクと洗浄容器間で洗浄液を循環させるポンプと
を備えたことを特徴とするナトリウム−硫黄電池の解体
処理装置。