JP3534723B2 - ナトリウム硫黄二次電池 - Google Patents
ナトリウム硫黄二次電池Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ナトリウム硫黄二
次電池に関する。
次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】ナトリウム硫黄二次電池は、正極端子を
兼ねる外装缶内に硫黄および多硫化ナトリウムからなる
正極活物質と、正極活物質への電子伝達を行う集電層
と、ナトリウムを含む負極活物質と、ナトリウムイオン
に対し伝導性を有する固体電解質とを収納し、前記外装
缶と負極端子を兼ねる封口蓋を取り付けた構造を有す
る。
兼ねる外装缶内に硫黄および多硫化ナトリウムからなる
正極活物質と、正極活物質への電子伝達を行う集電層
と、ナトリウムを含む負極活物質と、ナトリウムイオン
に対し伝導性を有する固体電解質とを収納し、前記外装
缶と負極端子を兼ねる封口蓋を取り付けた構造を有す
る。
【０００３】ナトリウム硫黄二次電池において、負極の
充放電反応は放電時には負極活物質であるナトリウムが
ナトリウムイオンと電子とに分かれ、ナトリウムイオン
は固体電解質を透過して正極側に侵入し、電子は負極端
子を介して外部回路に流れる。一方、ナトリウム硫黄二
次電池において放電時には正極に侵入したナトリウムイ
オンが硫黄と反応して多硫化ナトリウム（Ｎａ2Ｓx）を
生成し、充電時にはナトリウムおよび硫黄が生成する。
充放電反応は放電時には負極活物質であるナトリウムが
ナトリウムイオンと電子とに分かれ、ナトリウムイオン
は固体電解質を透過して正極側に侵入し、電子は負極端
子を介して外部回路に流れる。一方、ナトリウム硫黄二
次電池において放電時には正極に侵入したナトリウムイ
オンが硫黄と反応して多硫化ナトリウム（Ｎａ2Ｓx）を
生成し、充電時にはナトリウムおよび硫黄が生成する。
【０００４】ところで、従来のナトリウム硫黄二次電池
は正極の集電層として硬質炭素材が使用されている。し
かしながら、硬質炭素材は電子伝達性能に長けているも
のの、弾力性が持たないため、この硬質炭素材からなる
集電層と外装缶との接点を確保することが困難であっ
た。
は正極の集電層として硬質炭素材が使用されている。し
かしながら、硬質炭素材は電子伝達性能に長けているも
のの、弾力性が持たないため、この硬質炭素材からなる
集電層と外装缶との接点を確保することが困難であっ
た。
【０００５】このようなことから硬質炭素材を金属板に
より巻き、その外側に金属線を巻きつけることにより、
この金属巻き線を介して硬質炭素材と外装缶との集電接
点を確保する方法も考えられている。しかしながら、前
記構造の正極の集電層を用いてナトリウム硫黄二次電池
の正極の作製する場合、外装缶を締めけるか、金属板と
金属線を巻きつけて、電池外部に金属線を取り出すこと
が必要になるため、工程が煩雑・部品点数も増加し、生
産性が劣る欠点があった。
より巻き、その外側に金属線を巻きつけることにより、
この金属巻き線を介して硬質炭素材と外装缶との集電接
点を確保する方法も考えられている。しかしながら、前
記構造の正極の集電層を用いてナトリウム硫黄二次電池
の正極の作製する場合、外装缶を締めけるか、金属板と
金属線を巻きつけて、電池外部に金属線を取り出すこと
が必要になるため、工程が煩雑・部品点数も増加し、生
産性が劣る欠点があった。
【０００６】一方、従来のナトリウム硫黄二次電池にお
いて正極の集電層として炭素フェルトを使用することが
行われている。この炭素フェルトは、導電性が高く、化
学的に安定な材質であり、ナトリウム二次電池の電極用
集電層として適した特性を備えている。
いて正極の集電層として炭素フェルトを使用することが
行われている。この炭素フェルトは、導電性が高く、化
学的に安定な材質であり、ナトリウム二次電池の電極用
集電層として適した特性を備えている。
【０００７】また、前記炭素フェルトは硫黄を浸透、固
化し、外装缶内の正極室に配置される。このような硫黄
を浸透、固化した炭素フェルトは前記正極室内にその弾
性作用を利用して圧縮して挿入されるため、その炭素フ
ェルトの圧縮が開放されると、前記正極室内において固
体電解質と外装缶に密着し、正極室内の電子伝達経路を
十分確保することが可能となる。
化し、外装缶内の正極室に配置される。このような硫黄
を浸透、固化した炭素フェルトは前記正極室内にその弾
性作用を利用して圧縮して挿入されるため、その炭素フ
ェルトの圧縮が開放されると、前記正極室内において固
体電解質と外装缶に密着し、正極室内の電子伝達経路を
十分確保することが可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記炭
素フェルトは導電性が高いものの、それ以上の導電性を
確保するためには炭素フェルトの嵩密度を向上させる
か、炭素繊維を配向させるか、またはニードルパンチ処
理を施すか、いずれかの工夫が必要であった。
素フェルトは導電性が高いものの、それ以上の導電性を
確保するためには炭素フェルトの嵩密度を向上させる
か、炭素繊維を配向させるか、またはニードルパンチ処
理を施すか、いずれかの工夫が必要であった。
【０００９】本発明は、工程の煩雑化を招くことなく、
正極の導電性を向上して内部抵抗を低減し、高い充放電
効率を発揮することが可能なナトリウム硫黄二次電池を
提供しようとするものである。
正極の導電性を向上して内部抵抗を低減し、高い充放電
効率を発揮することが可能なナトリウム硫黄二次電池を
提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係るナトリウム
硫黄二次電池は、正極端子を兼ねる外装缶と、この外装
缶内の中央付近に挿入され、ナトリウムイオンを電荷担
体として通電機能を有する固体電解質からなる有底筒状
の隔壁と、この隔壁の内側に位置する前記外装缶内に収
納されたナトリウムを負極活物質として含む負極と、前
記隔壁の外側に位置する前記外装缶内に配置された硫黄
あるいは多硫化ナトリウムを正極活物質として含む正極
とを具備し、前記正極は、ガラスカーボンからなる第１
集電層と弾力性を持つ炭素フェルトからなる第２集電層
とを少なくとも積層した構造を有し、これら集電層に前
記正極活物質が含浸されていることを特徴とするもので
ある。
硫黄二次電池は、正極端子を兼ねる外装缶と、この外装
缶内の中央付近に挿入され、ナトリウムイオンを電荷担
体として通電機能を有する固体電解質からなる有底筒状
の隔壁と、この隔壁の内側に位置する前記外装缶内に収
納されたナトリウムを負極活物質として含む負極と、前
記隔壁の外側に位置する前記外装缶内に配置された硫黄
あるいは多硫化ナトリウムを正極活物質として含む正極
とを具備し、前記正極は、ガラスカーボンからなる第１
集電層と弾力性を持つ炭素フェルトからなる第２集電層
とを少なくとも積層した構造を有し、これら集電層に前
記正極活物質が含浸されていることを特徴とするもので
ある。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１２】（第１実施形態）図１は、この第１実施形
態のナトリウム硫黄二次電池の一態様を示す部分切欠正
面図である。
態のナトリウム硫黄二次電池の一態様を示す部分切欠正
面図である。
【００１３】正極端子を兼ねる有底円筒状の外装缶１内
には、固体電解質からなる有底円筒状の隔壁２が配置さ
れ、この隔壁２の内部側に負極室、前記隔壁２の外側に
正極室を形成している。
には、固体電解質からなる有底円筒状の隔壁２が配置さ
れ、この隔壁２の内部側に負極室、前記隔壁２の外側に
正極室を形成している。
【００１４】長さ方向に２分割された正極３は、前記外
装缶１の正極室に収納されている。この正極３は、前記
外装缶１内面側から弾力性を持つ導電材料からなる第２
集電層４1、硬質炭素からなる第１集電層５および弾力
性を持つ導電材料からなる第２集電層４2をこの順序で
積層され、かつ例えば長さ方向に２分割された構造を有
し、これら三層構造物に硫黄または多硫化ナトリウムを
正極活物質として含浸されている。
装缶１の正極室に収納されている。この正極３は、前記
外装缶１内面側から弾力性を持つ導電材料からなる第２
集電層４1、硬質炭素からなる第１集電層５および弾力
性を持つ導電材料からなる第２集電層４2をこの順序で
積層され、かつ例えば長さ方向に２分割された構造を有
し、これら三層構造物に硫黄または多硫化ナトリウムを
正極活物質として含浸されている。
【００１５】負極端子を兼ねる円板状蓋体６は、裏面に
α−アルミナのようなセラミックからなる円板状絶縁材
７が取り付けられ、前記外装缶１に挿入して前記円板状
絶縁材７の裏面を前記外装缶１の開口部端面と拡散接合
することにより前記外装缶１に絶縁した状態で設けられ
る。細長筒状の負極端子８は、前記円板状蓋体６および
円板状絶縁材７の中心に貫通して前記外装缶１内の負極
室の底部付近に達するように挿着されている。負極活物
質としてのナトリウム９は、前記外装缶１内の負極室内
に収納されている。なお、このナトリウム９は前記細長
筒状の負極端子８を通して負極室内に注入することによ
り収納される。また、前記蓋体６から突出した前記細長
筒状の負極端子８は前記ナトリウムの注入後に栓体１０
により封止される。
α−アルミナのようなセラミックからなる円板状絶縁材
７が取り付けられ、前記外装缶１に挿入して前記円板状
絶縁材７の裏面を前記外装缶１の開口部端面と拡散接合
することにより前記外装缶１に絶縁した状態で設けられ
る。細長筒状の負極端子８は、前記円板状蓋体６および
円板状絶縁材７の中心に貫通して前記外装缶１内の負極
室の底部付近に達するように挿着されている。負極活物
質としてのナトリウム９は、前記外装缶１内の負極室内
に収納されている。なお、このナトリウム９は前記細長
筒状の負極端子８を通して負極室内に注入することによ
り収納される。また、前記蓋体６から突出した前記細長
筒状の負極端子８は前記ナトリウムの注入後に栓体１０
により封止される。
【００１６】前記第１集電層５を構成する硬質炭素材と
しては、例えばガラスカーボンを用いることができる。
ガラスカーボンは、適切な強度を維持するために気孔率
が８０〜９０％であることが好ましい。
しては、例えばガラスカーボンを用いることができる。
ガラスカーボンは、適切な強度を維持するために気孔率
が８０〜９０％であることが好ましい。
【００１７】前記第２集電層４1、４2を構成する弾力性
を持つ導電材料としては、例えば炭素フェルトを用いる
ことができる。
を持つ導電材料としては、例えば炭素フェルトを用いる
ことができる。
【００１８】前記第１、第２の集電層５，４1、４2の厚
さ比率は、２枚の第２集電層４1、４2が同等の厚さであ
る場合、第１集電層５の厚さ：２枚の第２集電層４1、４
2の合計厚さが１：１〜４：１にすることが好ましい。
前記第１集電層５の厚さ比率を１未満にすると、正極の
電子伝達性能が低下する虞がある。一方、前記第１集電
層５の厚さ比率が４を超えると、第２集電層４1、４2の
厚さ比率が相対的に低下して正極の電解質および外装缶
に対する密着性が低下し、集電接点の確保が困難になる
虞がある。
さ比率は、２枚の第２集電層４1、４2が同等の厚さであ
る場合、第１集電層５の厚さ：２枚の第２集電層４1、４
2の合計厚さが１：１〜４：１にすることが好ましい。
前記第１集電層５の厚さ比率を１未満にすると、正極の
電子伝達性能が低下する虞がある。一方、前記第１集電
層５の厚さ比率が４を超えると、第２集電層４1、４2の
厚さ比率が相対的に低下して正極の電解質および外装缶
に対する密着性が低下し、集電接点の確保が困難になる
虞がある。
【００１９】次に、前述した第１実施形態に係るナトリ
ウム硫黄二次電池の組み立て方法を図２および図３を参
照して説明する。
ウム硫黄二次電池の組み立て方法を図２および図３を参
照して説明する。
【００２０】まず、図２の（ａ）に示すように側壁に硫
黄注入管１１が連結された蒲鉾形の凹部１２を有する下
金型１３と、下面に蒲鉾形凸部１４を有する上部金型１
５の間に弾力性を持つ導電材料からなる平板状の第２集
電層１６1，硬質炭素材からなる半円筒形の第１集電層
１７および弾力性を持つ導電材料からなる平板状の第２
集電層１６2を順次重ねて配置する。つづいて、同図
（ｂ）に示すように前記上部金型１５を前記平板状の第
２集電層１６1，半円筒形の第１集電層１７および平板
状の第２集電層１６2に向けて所定の圧力で押圧する型
締を行って前記下部金型１３の凹部１２と上部金型１５
の凸部１４とにより半筒状の成形物を成形し、さらに硫
黄を前記硫黄注入管１３を通して前記成形物に注入含浸
させる。ひきつづき、同図（ｃ）に示すように前記上部
金型１５を脱型した後、下部金型１３から同図（ｄ）に
示す３層構造をなす半筒状の硫黄含浸成形物１８を取り
出す。同様な手法によりもうひとつの半筒状の硫黄含浸
成形物を作製する。
黄注入管１１が連結された蒲鉾形の凹部１２を有する下
金型１３と、下面に蒲鉾形凸部１４を有する上部金型１
５の間に弾力性を持つ導電材料からなる平板状の第２集
電層１６1，硬質炭素材からなる半円筒形の第１集電層
１７および弾力性を持つ導電材料からなる平板状の第２
集電層１６2を順次重ねて配置する。つづいて、同図
（ｂ）に示すように前記上部金型１５を前記平板状の第
２集電層１６1，半円筒形の第１集電層１７および平板
状の第２集電層１６2に向けて所定の圧力で押圧する型
締を行って前記下部金型１３の凹部１２と上部金型１５
の凸部１４とにより半筒状の成形物を成形し、さらに硫
黄を前記硫黄注入管１３を通して前記成形物に注入含浸
させる。ひきつづき、同図（ｃ）に示すように前記上部
金型１５を脱型した後、下部金型１３から同図（ｄ）に
示す３層構造をなす半筒状の硫黄含浸成形物１８を取り
出す。同様な手法によりもうひとつの半筒状の硫黄含浸
成形物を作製する。
【００２１】次いで、図３の（ｅ）に示すように一つ目
の半筒状の硫黄含浸成形物１８を有底円筒状の外装缶１
内に硫黄含浸成形物１８の第２集電層１６1が外装缶１
の内周面に接触するように挿入し、さらに二つ目の半筒
状の硫黄含浸成形物を前記有底円筒状の外装缶１内の予
め配置された一つ目の半筒状の硫黄含浸成形物１８と隣
接するように挿入することにより図３の（ｆ）に示すよ
うに外装缶１側から弾力性を持つ導電材料からなる第２
集電層４1、硬質炭素からなる第１集電層５および弾力
性を持つ導電材料からなる第２集電層４2をこの順序で
積層し、硫黄が含浸された構造の筒状の正極３を配置す
る。つづいて、図３の（ｆ）に示すように裏面にα−ア
ルミナのようなセラミックからなる円板状絶縁材７が接
合され、かつこの絶縁材７に固体電解質からなる有底円
筒状の隔壁２が取り付けられ、さらに細長筒状の負極端
子８が貫通して挿着された負極端子を兼ねる円板状蓋体
６を外装缶１内に前記有底円筒状の隔壁２が先端側に位
置するように挿入した後、図３の（ｇ）に示すように前
記円板状絶縁材７の裏面を前記外装缶１の開口部端面と
拡散接合する。この後、図３の（ｈ）に示すようにナト
リウムを前記細長筒状の負極端子８を通して前記有底円
筒状の隔壁２内側の負極室に注入し、さらにその負極端
子８を栓体１０により封止することにより、前述した図
１に示す構造のナトリウム硫黄二次電池を組み立てる。
の半筒状の硫黄含浸成形物１８を有底円筒状の外装缶１
内に硫黄含浸成形物１８の第２集電層１６1が外装缶１
の内周面に接触するように挿入し、さらに二つ目の半筒
状の硫黄含浸成形物を前記有底円筒状の外装缶１内の予
め配置された一つ目の半筒状の硫黄含浸成形物１８と隣
接するように挿入することにより図３の（ｆ）に示すよ
うに外装缶１側から弾力性を持つ導電材料からなる第２
集電層４1、硬質炭素からなる第１集電層５および弾力
性を持つ導電材料からなる第２集電層４2をこの順序で
積層し、硫黄が含浸された構造の筒状の正極３を配置す
る。つづいて、図３の（ｆ）に示すように裏面にα−ア
ルミナのようなセラミックからなる円板状絶縁材７が接
合され、かつこの絶縁材７に固体電解質からなる有底円
筒状の隔壁２が取り付けられ、さらに細長筒状の負極端
子８が貫通して挿着された負極端子を兼ねる円板状蓋体
６を外装缶１内に前記有底円筒状の隔壁２が先端側に位
置するように挿入した後、図３の（ｇ）に示すように前
記円板状絶縁材７の裏面を前記外装缶１の開口部端面と
拡散接合する。この後、図３の（ｈ）に示すようにナト
リウムを前記細長筒状の負極端子８を通して前記有底円
筒状の隔壁２内側の負極室に注入し、さらにその負極端
子８を栓体１０により封止することにより、前述した図
１に示す構造のナトリウム硫黄二次電池を組み立てる。
【００２２】以上、第１実施形態によれば正極を構成す
る集電層を硬質炭素材からなる第１集電層の両側に弾力
性を持つ導電材料からなる第２集電層を積層した３層構
造とし、硬質炭素材からなる第１集電層で正極の電子伝
達性能を担わせ、この両側に配置した弾力性を持つ導電
材料からなる第２集電層により外装缶の正極室に収納し
た後の圧縮が開放された前記第２集電層の弾性作用で正
極を電解質および外装缶に対して良好に密着性させて集
電接点を確保することによって、正極の導電性を向上さ
せることができる。その結果、工程の煩雑化を招くこと
なく、内部抵抗を低減して高い充放電効率を発揮し得る
ナトリウム硫黄二次電池を提供できる。
る集電層を硬質炭素材からなる第１集電層の両側に弾力
性を持つ導電材料からなる第２集電層を積層した３層構
造とし、硬質炭素材からなる第１集電層で正極の電子伝
達性能を担わせ、この両側に配置した弾力性を持つ導電
材料からなる第２集電層により外装缶の正極室に収納し
た後の圧縮が開放された前記第２集電層の弾性作用で正
極を電解質および外装缶に対して良好に密着性させて集
電接点を確保することによって、正極の導電性を向上さ
せることができる。その結果、工程の煩雑化を招くこと
なく、内部抵抗を低減して高い充放電効率を発揮し得る
ナトリウム硫黄二次電池を提供できる。
【００２３】（第２実施形態）図４は、この第２実施形
態のナトリウム硫黄二次電池の一態様を示す部分切欠正
面図である。なお、図４において前述した第１実施形態
の図１と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
態のナトリウム硫黄二次電池の一態様を示す部分切欠正
面図である。なお、図４において前述した第１実施形態
の図１と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
【００２４】このナトリウム硫黄二次電池は、外装缶１
の正極室に長さ方向に２分割されて収納された正極３を
備え、この正極３は前記外装缶１内面側から弾力性を持
つ導電材料からなる第２集電層４および硬質炭素からな
る第１集電層５をこの順序で積層され、かつ例えば長さ
方向に２分割された構造を有し、これら２層構造物に硫
黄または多硫化ナトリウムを正極活物質として含浸され
ている。
の正極室に長さ方向に２分割されて収納された正極３を
備え、この正極３は前記外装缶１内面側から弾力性を持
つ導電材料からなる第２集電層４および硬質炭素からな
る第１集電層５をこの順序で積層され、かつ例えば長さ
方向に２分割された構造を有し、これら２層構造物に硫
黄または多硫化ナトリウムを正極活物質として含浸され
ている。
【００２５】前記第１集電層５を構成する硬質炭素材と
しては、例えばガラスカーボンを用いることができる。
ガラスカーボンは、適切な強度を維持するために気孔率
が８０〜９０％であることが好ましい。
しては、例えばガラスカーボンを用いることができる。
ガラスカーボンは、適切な強度を維持するために気孔率
が８０〜９０％であることが好ましい。
【００２６】前記第２集電層４を構成する弾力性を持つ
導電材料としては、例えば炭素フェルトを用いることが
できる。
導電材料としては、例えば炭素フェルトを用いることが
できる。
【００２７】前記第１、第２の集電層５，４の厚さ比率
は、第１集電層５の厚さ：第２集電層４の厚さが５：１
〜９：１にすることが好ましい。前記第１集電層５の厚
さ比率を５未満にすると、正極の電子伝達性能が低下す
る虞がある。一方、前記第１集電層５の厚さ比率が９を
超えると、第２集電層４の厚さ比率が相対的に低下して
正極の電解質および外装缶に対する密着性が低下し、集
電接点の確保が困難になる虞がある。
は、第１集電層５の厚さ：第２集電層４の厚さが５：１
〜９：１にすることが好ましい。前記第１集電層５の厚
さ比率を５未満にすると、正極の電子伝達性能が低下す
る虞がある。一方、前記第１集電層５の厚さ比率が９を
超えると、第２集電層４の厚さ比率が相対的に低下して
正極の電解質および外装缶に対する密着性が低下し、集
電接点の確保が困難になる虞がある。
【００２８】第２実施形態に係るナトリウム硫黄二次電
池は、前述した第１実施形態の図２および図３に示す工
程（特に図２の（ａ）工程）において、平板状の第２集
電層１６1および半円筒形の第１集電層１７を用い、平
板状の第２集電層１６2を省いた以外、同様な方法により
組み立てることができる。
池は、前述した第１実施形態の図２および図３に示す工
程（特に図２の（ａ）工程）において、平板状の第２集
電層１６1および半円筒形の第１集電層１７を用い、平
板状の第２集電層１６2を省いた以外、同様な方法により
組み立てることができる。
【００２９】なお、前述した第２実施形態において弾力
性を持つ導電材料からなる第２集電体層を外装缶側に、
第１集電層を隔壁側に配置したが、この配置を逆にして
もよい。
性を持つ導電材料からなる第２集電体層を外装缶側に、
第１集電層を隔壁側に配置したが、この配置を逆にして
もよい。
【００３０】以上、第２実施形態によれば正極を構成す
る集電層を硬質炭素材からなる第１集電層と弾力性を持
つ導電材料からなる第２集電層とを積層した構造とし、
硬質炭素材からなる第１集電層で正極の電子伝達性能を
担わせ、これに積層した弾力性を持つ導電材料からなる
第２集電層により外装缶の正極室に収納した後の圧縮が
開放された前記第２集電層の弾性作用で正極を電解質お
よび外装缶に対して良好に密着性させて集電接点を確保
することによって、正極の導電性を向上させることがで
きる。その結果、工程の煩雑化を招くことなく、内部抵
抗を低減して高い充放電効率を発揮し得るナトリウム硫
黄二次電池を提供できる。
る集電層を硬質炭素材からなる第１集電層と弾力性を持
つ導電材料からなる第２集電層とを積層した構造とし、
硬質炭素材からなる第１集電層で正極の電子伝達性能を
担わせ、これに積層した弾力性を持つ導電材料からなる
第２集電層により外装缶の正極室に収納した後の圧縮が
開放された前記第２集電層の弾性作用で正極を電解質お
よび外装缶に対して良好に密着性させて集電接点を確保
することによって、正極の導電性を向上させることがで
きる。その結果、工程の煩雑化を招くことなく、内部抵
抗を低減して高い充放電効率を発揮し得るナトリウム硫
黄二次電池を提供できる。
【００３１】
【実施例】以下、好ましい実施例を詳細に説明する。
【００３２】（実施例１）固体電解質からなる隔壁、正
極の集電層として下記の寸法、材料等のものを用いて前
述した図１に示すナトリウム硫黄二次電池を組み立て
た。
極の集電層として下記の寸法、材料等のものを用いて前
述した図１に示すナトリウム硫黄二次電池を組み立て
た。
【００３３】
・固体電解質（隔壁）２；外径２０ｍｍ、
・第２集電層４1；炭素フェルト（体積抵抗率；１．０
Ωｃｍ、全集電層に占める厚さ比率；１６．６体積
％）、 ・第１集電層５；ガラスカーボン（体積抵抗率；５０×
１０-4Ωｃｍ、気孔率；８７％、全集電層に占める厚さ
比率；６６．６体積％）、 ・第２集電層４2；炭素フェルト（体積抵抗率；１．０
Ωｃｍ、全集電層に占める厚さ比率；１６．６体積
％）、 ・電流密度；５０ｍＡ／ｃｍ2。
Ωｃｍ、全集電層に占める厚さ比率；１６．６体積
％）、 ・第１集電層５；ガラスカーボン（体積抵抗率；５０×
１０-4Ωｃｍ、気孔率；８７％、全集電層に占める厚さ
比率；６６．６体積％）、 ・第２集電層４2；炭素フェルト（体積抵抗率；１．０
Ωｃｍ、全集電層に占める厚さ比率；１６．６体積
％）、 ・電流密度；５０ｍＡ／ｃｍ2。
【００３４】（比較例１）体積抵抗率；２．０Ωｃｍの
炭素フェルトのみからなる単一の集電層を有する正極を
用いた以外、実施例１と同様なナトリウム硫黄二次電池
得られた実施例１および比較例１のナトリウム硫黄二次
電池について、放電率とセル電位の関係を調べた。その
結果を図５に示す。
炭素フェルトのみからなる単一の集電層を有する正極を
用いた以外、実施例１と同様なナトリウム硫黄二次電池
得られた実施例１および比較例１のナトリウム硫黄二次
電池について、放電率とセル電位の関係を調べた。その
結果を図５に示す。
【００３５】この図５からエネルギー効率を計算する
と、実施例１の二次電池は比較例１の電池に比べてエネ
ルギー効率が２％向上することが確認された。
と、実施例１の二次電池は比較例１の電池に比べてエネ
ルギー効率が２％向上することが確認された。
【００３６】（実施例２）固体電解質からなる隔壁、正
極の集電層として下記の寸法、材料等のものを用いて前
述した図４に示すナトリウム硫黄二次電池を組み立て
た。
極の集電層として下記の寸法、材料等のものを用いて前
述した図４に示すナトリウム硫黄二次電池を組み立て
た。
【００３７】・固体電解質（隔壁）２；外径２０ｍｍ、
・第１集電層５；ガラスカーボン（体積抵抗率；５０×
１０-4Ωｃｍ、気孔率；８７％、全集電層に占める厚さ
比率；８６体積％）、 ・第２集電層４；炭素フェルト（体積抵抗率；１．０Ω
ｃｍ、全集電層に占める厚さ比率；１４体積％）、 ・電流密度；５０ｍＡ／ｃｍ2。
１０-4Ωｃｍ、気孔率；８７％、全集電層に占める厚さ
比率；８６体積％）、 ・第２集電層４；炭素フェルト（体積抵抗率；１．０Ω
ｃｍ、全集電層に占める厚さ比率；１４体積％）、 ・電流密度；５０ｍＡ／ｃｍ2。
【００３８】得られた実施例２のナトリウム硫黄二次電
池について、放電率とセル電位の関係を調べた。その結
果を図６に示す。なお、図６には前述した比較例１の二
次電池の放電率とセル電位の関係を示す。
池について、放電率とセル電位の関係を調べた。その結
果を図６に示す。なお、図６には前述した比較例１の二
次電池の放電率とセル電位の関係を示す。
【００３９】この図６からエネルギー効率を計算する
と、実施例２の二次電池は比較例１の電池に比べてエネ
ルギー効率が２％向上することが確認された。
と、実施例２の二次電池は比較例１の電池に比べてエネ
ルギー効率が２％向上することが確認された。
【００４０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、工
程の煩雑化を招くことなく、正極の導電性を向上して内
部抵抗を低減し、高い充放電効率を発揮することが可能
なナトリウム硫黄二次電池を提供することができる。
程の煩雑化を招くことなく、正極の導電性を向上して内
部抵抗を低減し、高い充放電効率を発揮することが可能
なナトリウム硫黄二次電池を提供することができる。
【図１】本発明の第１実施形態に係るナトリウム硫黄二
次電池を示す半裁図。
次電池を示す半裁図。
【図２】本発明の第１実施形態のナトリウム硫黄二次電
池の組立工程を説明するための斜視図。
池の組立工程を説明するための斜視図。
【図３】本発明の第１実施形態のナトリウム硫黄二次電
池の組立工程を説明するための斜視図。
池の組立工程を説明するための斜視図。
【図４】本発明の第１実施形態に係るナトリウム硫黄二
次電池を示す半裁図。
次電池を示す半裁図。
【図５】実施例１および比較例１のナトリウム硫黄二次
電池における放電率とセル電位の関係を示す特性図。
電池における放電率とセル電位の関係を示す特性図。
【図６】実施例２および比較例１のナトリウム硫黄二次
電池における放電率とセル電位の関係を示す特性図。
電池における放電率とセル電位の関係を示す特性図。
１…外装缶、
２…固体電解質からなる隔壁、
３…正極、
４1，４2，４…第２集電層、
５…第１集電層、
６…蓋体、
９…負極（ナトリウム）。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−198313（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−89740（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−204133（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−253171（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−188998（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 10/39
Claims (2)
- 【請求項１】 正極端子を兼ねる外装缶と、この外装缶
内の中央付近に挿入され、ナトリウムイオンを電荷担体
として通電機能を有する固体電解質からなる有底筒状の
隔壁と、この隔壁の内側に位置する前記外装缶内に収納
されたナトリウムを負極活物質として含む負極と、前記
隔壁の外側に位置する前記外装缶内に配置された硫黄あ
るいは多硫化ナトリウムを正極活物質として含む正極と
を具備し、 前記正極は、ガラスカーボンからなる第１集電層と弾力
性を持つ炭素フェルトからなる第２集電層とを少なくと
も積層した構造を有し、これら集電層に前記正極活物質
が含浸されていることを特徴とするナトリウム硫黄二次
電池。 - 【請求項２】 前記正極は、前記第１集電層の両側に前
記第２集電層が配置された３層構造を有することを特徴
とする請求項１記載のナトリウム硫黄二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001251607A JP3534723B2 (ja) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | ナトリウム硫黄二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001251607A JP3534723B2 (ja) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | ナトリウム硫黄二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003059528A JP2003059528A (ja) | 2003-02-28 |
| JP3534723B2 true JP3534723B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=19080224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001251607A Expired - Lifetime JP3534723B2 (ja) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | ナトリウム硫黄二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3534723B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106654402A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-10 | 上海电气钠硫储能技术有限公司 | 一种钠硫电池负极安全管成型设备 |
-
2001
- 2001-08-22 JP JP2001251607A patent/JP3534723B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106654402A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-10 | 上海电气钠硫储能技术有限公司 | 一种钠硫电池负极安全管成型设备 |
| CN106654402B (zh) * | 2016-12-21 | 2018-11-13 | 上海电气钠硫储能技术有限公司 | 一种钠硫电池负极安全管成型设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003059528A (ja) | 2003-02-28 |
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