JP5569200B2 - Molten salt battery - Google Patents
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Description
本発明は、溶融塩を含んでなるセパレータを介して相対向する正極及び負極を備える溶融塩電池に関する。 The present invention relates to a molten salt battery including a positive electrode and a negative electrode facing each other through a separator containing a molten salt.
近年、二酸化炭素の排出を伴わずに電力を発生させる手段として、太陽光、風力等の自然エネルギーを利用した発電が促進されている。自然エネルギーによる発電では、発電量が気候、天候等の自然条件に左右されることが多いのに加えて、電力需要に合わせた発電量の調整が難しいため、負荷に対する電力供給の平準化が不可欠となる。発電された電気エネルギーを充電及び放電させて平準化するには、高エネルギー密度・高効率で大容量の蓄電池が必要とされ、このような条件を満たす蓄電池として、電解質に溶融塩を用いた溶融塩電池が着目されている。 In recent years, power generation using natural energy such as sunlight and wind power has been promoted as a means for generating electric power without discharging carbon dioxide. In the case of power generation using natural energy, the amount of power generation is often affected by natural conditions such as climate and weather, and it is difficult to adjust the amount of power generation according to power demand. It becomes. In order to charge and discharge the generated electrical energy and level it, a high-energy density, high-efficiency, large-capacity storage battery is required. As a storage battery that satisfies these conditions, molten salt is used as the electrolyte. Salt batteries are attracting attention.
溶融塩電池は、例えば、ナトリウムの化合物からなる活物質を含む正極と錫等の金属からなる負極との間に、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属のカチオンとフッ素を含むアニオンとからなる溶融塩を含浸させたセパレータを介装させてある。溶融塩電池を充電する場合、充電電流の大きさに応じた量のナトリウムイオンが、正極の活物質からセパレータを介して負極側に移動して負極の金属と合金を形成する。このような金属イオンの移動は、電解メッキの際にも見られ、いわゆるターミナルエフェクト(端部への電界集中)によってメッキの電流が周縁部に集中してメッキされる金属の厚みが不均一になるため、電流分布の均一化が重要となる(例えば特許文献1参照)。 In the molten salt battery, for example, a molten salt made of an alkali metal cation such as sodium or potassium and an anion containing fluorine is provided between a positive electrode containing an active material made of a sodium compound and a negative electrode made of a metal such as tin. An impregnated separator is interposed. When charging a molten salt battery, an amount of sodium ions corresponding to the magnitude of the charging current moves from the active material of the positive electrode to the negative electrode side through the separator to form an alloy with the metal of the negative electrode. This movement of metal ions is also observed during electroplating, and the so-called terminal effect (electric field concentration at the edge) concentrates the plating current on the periphery, resulting in uneven plating metal thickness. Therefore, it is important to make the current distribution uniform (see, for example, Patent Document 1).
さて、イオン化した金属が電極間を移動し、再び金属に還元される場合、イオンマイグレーション現象の一種として、金属からなる樹枝状の結晶(デンドライト:Dendrite )が析出することがある。溶融塩電池では、デンドライトは主に負極の表層で発生し、成長したデンドライトがセパレータの間隙を通過して正極にまで達すると電極間の短絡に至る。このようなデンドライトによる電極間の短絡は、リチウムイオン二次電池でも問題視されており、例えば特許文献2では、デンドライト生成防止剤を電解液に添加してデンドライトの析出を防止する技術が開示されている。
When the ionized metal moves between the electrodes and is reduced again to the metal, dendritic crystals made of metal (Dendrite) may be deposited as a kind of ion migration phenomenon. In the molten salt battery, dendrite is mainly generated in the surface layer of the negative electrode, and when the grown dendrite passes through the gap between the separators and reaches the positive electrode, a short circuit between the electrodes occurs. Such a short circuit between electrodes due to dendrite is also regarded as a problem in lithium ion secondary batteries. For example,
しかしながら、電力の平準化に用いられる蓄電池では、電池容量の全量を数分で充放電するような急速の充放電が行われる時があり、その時にデンドライトが析出する割合は、通常の充放電と比較して桁違いに大きいものとなる。特に負極の周縁部ではターミナルエフェクトによって充電電流が高密度になり易く、充放電を繰り返すうちに負極のデンドライトが成長して電極間が短絡する虞があった。 However, in a storage battery used for power leveling, there is a case where rapid charge / discharge is performed such that the entire amount of battery capacity is charged / discharged in a few minutes. Compared to that, it is an order of magnitude larger. In particular, at the peripheral edge of the negative electrode, the charge current tends to be high due to the terminal effect, and the negative electrode dendrite grows and the electrodes may be short-circuited during repeated charging and discharging.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、負極におけるデンドライトの析出及び成長を防止することが可能な溶融塩電池を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a molten salt battery capable of preventing the precipitation and growth of dendrites in the negative electrode.
本発明に係る溶融塩電池は、溶融塩を含んでなるセパレータを介して相対向する板状の正極及び負極を備える溶融塩電池において、前記負極は、矩形状をなし、前記正極は、外縁が前記負極の外縁より内側の周縁部に対向し、且つ、前記負極の各辺に夫々対応する直線状、折れ線状、又は曲率が緩やかに変化する曲線状の端部を有し、複数の前記端部に含まれる一の端部の一部に、電流を取り出すための正極端子を設けてあり、前記正極及び負極の板面に沿う方向、且つ、前記一の端部に沿う方向及び該方向と交差する方向の夫々について、前記正極の寸法に対する前記負極の寸法の比が、前記一の端部に設けられた正極端子に近い位置ほど大きいことを特徴とする。 The molten salt battery according to the present invention is a molten salt battery including a plate-like positive electrode and a negative electrode facing each other with a separator containing a molten salt, wherein the negative electrode has a rectangular shape, and the positive electrode has an outer edge. A plurality of the ends having a linear shape, a polygonal line shape, or a curved shape with a gradually changing curvature, facing the peripheral edge on the inner side of the outer edge of the negative electrode and corresponding to each side of the negative electrode. A positive electrode terminal for taking out current is provided in a part of one end included in the unit, a direction along the plate surface of the positive electrode and the negative electrode, a direction along the one end, and the direction In each of the intersecting directions, the ratio of the dimension of the negative electrode to the dimension of the positive electrode is larger as the position is closer to the positive electrode terminal provided at the one end .
本発明にあっては、正極及び負極の対向方向と交差する方向について、負極の寸法を正極の寸法より大きくする。換言すれば、負極において正極の外縁部に対応する位置が、負極の外縁部より内側にあるようにする。
これにより、充電の際、正極から負極へと向かう電界が負極の外縁部に集中し難くなってターミナルエフェクトの発生が抑制され、正極の外縁部に対応する負極の位置周辺に流入する充電電流の密度が増大するのを防止する。このため、正極の活物質に含まれる金属イオンが充電電流に応じて負極に移動する際に、正極の外縁部に対応する負極の位置周辺に金属イオンが過剰に移動することが防止される。
また、本発明にあっては、正極端子に近い位置ほど、正極に対する負極の投影寸法が、負極に対する正極の投影寸法より大きくなるようにする。
これにより、充電電流の偏りが生じ易い位置ほど正極の寸法に対する負極の寸法の比が大きくなるため、正極の外縁部に対応する負極の位置周辺に充電電流が集中することが効果的に抑制される。
In the present invention, the dimension of the negative electrode is made larger than the dimension of the positive electrode in the direction crossing the facing direction of the positive electrode and the negative electrode. In other words, the position corresponding to the outer edge portion of the positive electrode in the negative electrode is located inside the outer edge portion of the negative electrode.
As a result, during charging, the electric field from the positive electrode to the negative electrode is less likely to concentrate on the outer edge of the negative electrode, the occurrence of the terminal effect is suppressed, and the charging current flowing around the position of the negative electrode corresponding to the outer edge of the positive electrode is reduced. Prevents density from increasing. For this reason, when the metal ions contained in the active material of the positive electrode move to the negative electrode according to the charging current, the metal ions are prevented from excessively moving around the position of the negative electrode corresponding to the outer edge portion of the positive electrode.
In the present invention, the closer to the positive terminal, the larger the projected dimension of the negative electrode with respect to the positive electrode than the projected dimension of the positive electrode with respect to the negative electrode.
As a result, the ratio of the negative electrode dimension to the positive electrode dimension increases as the charging current is more likely to be biased, so that the concentration of the charging current around the negative electrode position corresponding to the outer edge of the positive electrode is effectively suppressed. The
本発明に係る溶融塩電池は、前記比は、1.01から1.30の範囲にあることを特徴とする。 Molten salt battery according to the present invention, prior to SL ratio is characterized in that in the range of 1.01 1.30.
本発明にあっては、正極及び負極の対向方向と交差する方向について、負極の寸法を正極の寸法より1.01倍から1.30倍だけ大きくする。つまり、正極に対する負極の投影寸法を、負極に対する正極の投影寸法より1.01倍以上大きくすることにより、正極の外縁部に対応する負極の位置周辺に流入する充電電流の密度が増大するのを効果的に抑制する。この抑制効果は、上述した倍率が大きいほど高くなるが、その倍率の自乗に略比例して電池として機能しない部分の割合が増大するため、1.30倍を上記倍率の限度とする。 In the present invention, the dimension of the negative electrode is increased by 1.01 times to 1.30 times the dimension of the positive electrode in the direction intersecting the opposing direction of the positive electrode and the negative electrode. In other words, by increasing the projected dimension of the negative electrode with respect to the positive electrode by 1.01 times or more than the projected dimension of the positive electrode with respect to the negative electrode, the density of the charging current flowing around the position of the negative electrode corresponding to the outer edge of the positive electrode is increased. Effectively suppress. This suppression effect increases as the magnification described above increases. However, since the proportion of the portion that does not function as a battery increases in proportion to the square of the magnification, 1.30 times is set as the limit of the magnification.
本発明によれば、正極及び負極の対向方向と交差する方向の負極の寸法を正極の寸法より大きくする。
これにより、充電の際、正極から負極へと向かう電界が負極の外縁部に集中し難くなってターミナルエフェクトの発生が抑制され、正極の外縁部に対応する負極の位置周辺に流入する充電電流の密度が増大するのを防止する。このため、正極の活物質に含まれる金属イオンが充電電流に応じて負極に移動する際に、正極の外縁部に対応する負極の位置周辺に金属イオンが過剰に移動することが防止される。
従って、負極におけるデンドライトの析出及び成長を防止することが可能となる。
According to the present invention, the dimension of the negative electrode in the direction crossing the facing direction of the positive electrode and the negative electrode is made larger than the dimension of the positive electrode.
As a result, during charging, the electric field from the positive electrode to the negative electrode is less likely to concentrate on the outer edge of the negative electrode, the occurrence of the terminal effect is suppressed, and the charging current flowing around the position of the negative electrode corresponding to the outer edge of the positive electrode is reduced. Prevents density from increasing. For this reason, when the metal ions contained in the active material of the positive electrode move to the negative electrode according to the charging current, the metal ions are prevented from excessively moving around the position of the negative electrode corresponding to the outer edge portion of the positive electrode.
Therefore, it is possible to prevent the dendrite from depositing and growing in the negative electrode.
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る溶融塩電池を模式的に示す縦断面図である。図中200は電池容器であり、電池容器200は、アルミニウム(以下、単にアルミという)からなり、且つ中空の略直方体の一側面が開放された容器本体6と、フェノール樹脂からなり、且つ容器本体6の一側面を封止する蓋体7とを備える。容器本体6の開放された開口の周縁部は、耐熱性の接着剤からなる接着剤層201を介して蓋体7の周縁部と衝合されており、容器本体6及び蓋体7は、接着剤層201の接着剤によって接合されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a molten salt battery according to
電池容器200内には、矩形平板状の正極1及び負極2間にガラスクロス又はフッ素樹脂からなるセパレータ3を介装させた発電要素100が、正極1を下方に向けて収容されている。負極2の蓋体7側の端部には、負極端子21が、蓋体7を貫通して外側に一部が突出するように取着されている。セパレータ3の端部は、正極1及び負極2と接する部分から水平方向に張り出しており、張り出した端部は、上方に向けて負極2側に折り曲げられている。これにより、セパレータ3及び負極2間の相対的な横方向の移動が抑制される。正極1及びセパレータ3間の相対的な横方向の移動は、図示しない移動防止部材によって抑制されている。
A
容器本体6の天壁61と負極2との間には、波板状のステンレス鋼(例えばSUS304)からなるバネ4が配されている。バネ4は、ゴム等の弾性体であってもよい。バネ4は、ステンレス鋼又はアルミ合金からなる平板状の押え板5を下方に付勢しており、付勢された押え板5がマイカからなる絶縁シート51を介して負極2を下方に略均等に押圧する。そして、その反作用で、正極1が容器本体6の底壁62の上面から上方に略均等に押圧されるようになっている。
A
正極1は、アルミからなる不織布に、バインダ(結着剤)と導電助剤と正極活物質であるNaCrO2 とを含む合剤(スラリー)を充填して形成してある。正極活物質はNaCrO2 に限定されない。負極2は、負極活物質である錫がメッキされたアルミ箔からなる。正極1及びセパレータ3には電解質を含浸させてあり、本実施の形態1では、電解質としてFSI(ビスフルオロスルフォニルイミド)又はTFSI(ビストリフルオロメチルスルフォニルイミド)系アニオンと、ナトリウム及び/又はカリウムのカチオンとからなる溶融塩を用いる。
尚、正極1の横方向のサイズは、負極2の横方向のサイズより僅かに小さくしてあり、正極1の外縁が、セパレータ3を介して負極2の周縁部に対向するようになっている。
The
The lateral size of the
負極2は、絶縁シート51及びセパレータ3によって容器本体6から電気的に絶縁されているが、正極1は容器本体6の底壁62と当接しており、正極1と容器本体6とは電気的に導通している。従って、容器本体6及び負極端子21間で充電及び放電が行われる。尚、図1では、発電要素100、バネ4、押え板5、及び絶縁シート51が、互いに隙間を隔てて電池容器200内に収容されているかの如く示されているが、実際には、これらが上下方向に隙間なく接するように収容されている。発電要素100内においても同様に、正極1、セパレータ3、及び負極2が隙間なく接している。
The
上述した構成において、図示しない外部の加熱手段により、電池容器200全体が85℃〜95℃に加熱されることにより、溶融塩が融解して充電及び放電が可能となる。充放電に伴って発電要素100が上下方向に伸縮した場合であっても、負極2から絶縁シート51を介して押え板5に伝達される上下方向の変位が、バネ4の上下方向の伸縮によって吸収されるため、正極1及び負極2に対する押圧力が略一定に保持される。
In the above-described configuration, the
次に、正極サイズ及び負極サイズの違いについて説明する。
図2は、正極1及び負極2の外観を模式的に示す平面図である。負極2に対する正極1の投影寸法が正極サイズであり、正極1に対する負極2の投影寸法が負極サイズである。図2では、正極(Anode)1の横幅をLa1とし、負極(Cathode)2の横幅をLcとする。本実施の形態1では、負極サイズ/正極サイズの比を1.04とし、縦横のサイズの比を同一とする。従って、Lc/La1の比が1.04となる。このように、負極2のサイズを正極1のサイズより大きくすることにより、正極1の外縁部に対応する負極2上の位置が、負極2の外縁部より内側にあるようにして正極1及び負極2を対向させることができる。
Next, the difference between the positive electrode size and the negative electrode size will be described.
FIG. 2 is a plan view schematically showing the appearance of the
正極1及び負極2が上述したような重なりの関係にある場合、充電の際に正極1の外縁部から負極2へと向かう電界が、負極2の外縁部に対応する正極1の周縁部に分散されることから、負極2におけるターミナルエフェクトの発生が抑制される。一方、電流は電界に沿って流れるため、正極1の外縁部から負極2の周縁部に流入する充電電流の密度が部分的に高まることが防止される。その結果、正極1の活物質に含まれる金属イオンが充電電流に応じて負極2に移動する際に、正極1の外縁部に対応する負極2の位置周辺に金属イオンが集中することが防止される。
When the
次に、正極サイズ及び負極サイズを異ならせることによる電池寿命の変化について説明する。
図3は、電極サイズの比と電池寿命との関係を示す図表である。正極1の活物質はNaCrO2 であり、電解質はFSIとナトリウム及びカリウムとからなる溶融塩である。また、負極2は錫メッキされたアルミである。正極1及び負極2は、略100mm角の矩形をなしている。この溶融塩電池を100℃に加熱し、1Cの充放電レートで3.5Vまで充電して2Vまで放電させるサイクルを繰り返し、充放電の容量が初期の定格容量の80%に低下するまでのサイクル数を充放電サイクル寿命(回)として測定した。ここで、「C」は放電時間率を表す。1Cとは、溶融塩電池の定格容量(Ah)に相当する電気量を1時間で供給し得る電流値(A)を意味する。
Next, changes in battery life due to different positive electrode sizes and negative electrode sizes will be described.
FIG. 3 is a chart showing the relationship between the electrode size ratio and the battery life. The active material of the
図3に示すように、負極サイズ/正極サイズの比が1の場合の充放電サイクル寿命が450回であるのに対し、負極サイズ/正極サイズの比を1.01及び1.3にした場合の充放電サイクル寿命は、夫々730回及び3600回にまで増加した。上記の比の値を1から1.01へと1%増加させるだけで、充放電サイクル寿命が1.6倍以上に延びるという結果が特筆される。負極2に析出するデンドライトの量は、溶融塩電池の充放電サイクル寿命を決定付ける主要なパラメータの1つと考えられている。負極サイズ/正極サイズの比を増大させることにより、充放電サイクル寿命が延びるのは、それだけデンドライトの析出が抑制されている結果であり、実際に観測されるデンドライトの量が、そのことを裏付けている。
As shown in FIG. 3, the charge / discharge cycle life is 450 times when the negative electrode size / positive electrode size ratio is 1, whereas the negative electrode size / positive electrode size ratio is 1.01 and 1.3. The charge / discharge cycle life increased to 730 times and 3600 times, respectively. The result is that the charge / discharge cycle life is extended 1.6 times or more simply by increasing the ratio value from 1 to 1.01 by 1%. The amount of dendrite deposited on the
負極2におけるデンドライトの析出を抑制する効果は、上述した倍率が大きいほど高くなるが、1.30倍まで大きくした場合、面積でいうと負極2が正極1の1.69倍にもなり、負極2において電池として機能しない部分の割合が増大する。その結果、溶融塩電池としてのエネルギー密度が約40%(1−1/1.69の百分率)低下するので、1.30倍を上記倍率の限度とする。本実施の形態1では、この倍率を1.04としているため、エネルギー密度の低下は約7.5%(1−1/(1.04の自乗)の百分率)に抑えられる。
The effect of suppressing the precipitation of dendrite in the
以上のように本実施の形態1によれば、正極及び負極の対向方向と交差する方向、即ち電極面に沿う方向について、負極サイズを正極サイズより大きくしてあるため、負極において正極の外縁部に対応する位置が、負極の外縁部より内側にある。これにより、充電の際、正極から負極へと向かう電界が負極の周縁部に分散されるため、正極の外縁部に対応する負極の周縁部に流入する充電電流の密度が部分的に高まることが防止される。
従って、正極の活物質に含まれる金属イオンが充電電流に応じて負極に移動する際に、正極の外縁部に対応する負極の位置周辺に金属イオンが過剰に移動するのを防止することが可能となる。
As described above, according to the first embodiment, the negative electrode size is larger than the positive electrode size in the direction intersecting the opposing direction of the positive electrode and the negative electrode, that is, the direction along the electrode surface. The position corresponding to is inside the outer edge of the negative electrode. As a result, since the electric field from the positive electrode to the negative electrode is dispersed in the peripheral edge of the negative electrode during charging, the density of the charging current flowing into the peripheral edge of the negative electrode corresponding to the outer edge of the positive electrode is partially increased. Is prevented.
Therefore, when the metal ions contained in the active material of the positive electrode move to the negative electrode according to the charging current, it is possible to prevent the metal ions from excessively moving around the position of the negative electrode corresponding to the outer edge of the positive electrode. It becomes.
また、正極及び負極の対向方向と交差する方向、即ち電極面に沿う方向について、負極の寸法を正極の寸法より1.01倍から1.30倍だけ大きくする。
このため正極の外縁部に対応する負極の位置周辺に流入する充電電流の密度が増大するのを効果的に抑制することが可能となる。
Further, the dimension of the negative electrode is increased by 1.01 to 1.30 times the dimension of the positive electrode in the direction intersecting the opposing direction of the positive electrode and the negative electrode, that is, the direction along the electrode surface.
For this reason, it is possible to effectively suppress an increase in the density of the charging current flowing around the position of the negative electrode corresponding to the outer edge of the positive electrode.
(実施の形態2)
実施の形態1が、負極サイズ/正極サイズの比を一定の値にする形態であるのに対し、実施の形態2は、正極端子の位置からの遠近に応じて正極サイズの大小を変化させる形態である。
図4は、本発明の実施の形態2に係る発電要素を模式的に示す斜視図である。図中100aは発電要素であり、発電要素100aは、矩形平板状の正極1a及び負極2aの間に、ガラスクロス又はフッ素樹脂からなるセパレータ3aを介装させてなる。負極2aの上面には、波板状のステンレス鋼からなるバネ4aが載置される。バネ4aの波板の向きは、図4に示す向きから水平に90度回転させた向きであってもよい。
(Embodiment 2)
The first embodiment is a mode in which the ratio of the negative electrode size / the positive electrode size is set to a constant value, whereas the second embodiment is a mode in which the size of the positive electrode size is changed according to the distance from the position of the positive electrode terminal. It is.
FIG. 4 is a perspective view schematically showing a power generation element according to
正極1aは、アルミの多孔質体に、バインダと導電助剤と正極活物質であるNaCrO2 とを含む合剤を充填して形成してある。正極1aの長手方向一端部の側面の両側には、正極端子11,12が突設されている。負極2aは、負極活物質である錫がメッキされたアルミ板からなる。負極2aの長手方向一端部の側面の中央には、負極端子21が突設されている。正極1a及びセパレータ3aには溶融塩を含浸させてある。
The positive electrode 1a is formed by filling a porous material of aluminum with a mixture containing a binder, a conductive additive and NaCrO 2 which is a positive electrode active material. On both sides of the side surface of one end portion in the longitudinal direction of the positive electrode 1a,
次に、発電要素100a及びバネ4aが挿設される電池容器について説明する。
図5は、本発明の実施の形態2に係る溶融塩電池の容器本体を模式的に示す斜視図である。図5は、蓋体を外した例を示してある。図中200aは電池容器であり、電池容器200aは、アルミからなり、且つ中空の略直方体の一側面が開放された容器本体6aと、フェノール樹脂からなり、且つ容器本体6aの一側面を封止する蓋体7aとを備える。
Next, a battery container into which the power generation element 100a and the spring 4a are inserted will be described.
FIG. 5 is a perspective view schematically showing a container body of the molten salt battery according to
容器本体6aの開放された開口60の周縁部は、耐熱性の接着剤からなる接着剤層201を介して蓋体7aの周縁部と衝合され、容器本体6a及び蓋体7aが、接着剤層201の接着剤で接合されるようになっている。容器本体6aの内側は、フッ素コートによって絶縁処理が施されている。蓋体7aには、正極端子11,12及び負極端子21の夫々を挿通させるための挿通孔71,72及び73が形成されており、該挿通孔71,72,73内には、図示しない耐熱性のシール部材が配されている。
The peripheral edge of the opened opening 60 of the container main body 6a is brought into contact with the peripheral edge of the lid body 7a via an
上述した電池容器200a内に発電要素100a及びバネ4aが挿設された場合、バネ4aが負極2aを下方に押圧するが、負極2a自体が剛性を有しているため、負極2aからセパレータ3a及び正極1aに伝達される押圧力が略均等となる。
尚、電池容器200a内において、正極1a、セパレータ3a及び負極2a相互の相対的な横方向の移動を抑制するようにしてあることは言うまでもない(図示せず)。
When the power generation element 100a and the spring 4a are inserted into the battery case 200a described above, the spring 4a presses the negative electrode 2a downward. However, since the negative electrode 2a itself has rigidity, the negative electrode 2a to the separator 3a and The pressing force transmitted to the positive electrode 1a is substantially equal.
Needless to say, the relative lateral movement of the positive electrode 1a, the separator 3a, and the negative electrode 2a in the battery container 200a is suppressed (not shown).
次に、電極のサイズの違いについて説明する。
図6は、正極1a及び負極2aの外観を模式的に示す平面図である。図において、正極(Anode)1aの正極端子11,12に近い位置での横幅をLa2とし、負極(Cathode)2aの横幅をLcとする。正極1aの正極端子11,12から遠い位置での横幅は、実施の形態1と同じくLa1であり、La2はLa1より小さい。従って、1.04<(Lc/La2)である。より詳細には、上下左右斜めの何れの方向についても、正極1aの平面視の外形サイズが正極端子11,12に近い位置ほど大きくなるようにして、正極端子11,12に近い位置ほど、正極1aの平面視の外縁が、正極1aの中心部の方に後退するように形成してある。これにより、正極端子11,12に近い位置ほど、正極1aの外縁から負極2aの外縁までの距離を長くすることができる。
Next, the difference in electrode size will be described.
FIG. 6 is a plan view schematically showing the appearance of the positive electrode 1a and the negative electrode 2a. In the figure, the lateral width of the positive electrode (Anode) 1a near the
尚、正極1aの外形形状は、図6に限定されるものではなく、曲率が緩やかに変化する曲線で囲まれる形状であってもよい。また、負極端子21に近い位置ほど、正極1aの外縁から負極2aの外縁までの距離を長くするようにしてもよい。
The outer shape of the positive electrode 1a is not limited to that shown in FIG. 6, and may be a shape surrounded by a curve whose curvature changes gently. Further, the distance from the outer edge of the positive electrode 1a to the outer edge of the negative electrode 2a may be increased as the position is closer to the
正極端子11,12に近い位置ほど正極1aの外形サイズを小さくするのは、以下の理由による。
正極1aでは、活物質が金属より大きい抵抗率を有することから、充電時の負極2aに対する正極1aの電位が、正極端子11,12に近い位置ほど高くなり、正極1a及び負極2aの対向方向に流れる充電電流の密度が、正極端子11,12に近い位置ほど相対的に増大する傾向がある。このような充電電流の偏りを緩和する目的から、正極1aには正極端子11,12を2つ設けてあるが、偏りが完全に解消されるものではない。そこで、正極1aの特性に起因する充電電流の偏りによって、負極2a側にデンドライトが析出し易くなるのを相殺するために、充電電流の偏りが生じ易い位置ほど正極1aの寸法に対する負極2aの寸法の比を大きくする。これにより、正極端子11,12に近い正極1aの外縁部に対応する負極2aの位置周辺に、充電電流が集中するのが抑制される。
It reduces the of the external size of the closer the position to the
In the positive electrode 1a, since the active material has a resistivity higher than that of the metal, the potential of the positive electrode 1a with respect to the negative electrode 2a at the time of charging becomes higher as the position is closer to the
その他、実施の形態1に対応する箇所には同様の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the location corresponding to
以上のように本実施の形態2によれば、正極及び負極の対向方向と交差する方向、即ち電極面に沿う方向について、その方向が正極端子の方向に近い位置ほど、正極の寸法に対する負極の寸法の比を大きくする。つまり、正極端子に近いほど、正極に対する負極の投影寸法が、負極に対する正極の投影寸法より大きくなるようにする。
従って、充電電流の偏りが生じ易い位置ほど正極の寸法に対する負極の寸法の比が大きくなり、正極の外縁部に対応する負極の位置周辺に充電電流が集中することを効果的に抑制することが可能となる。
As described above, according to the second embodiment, with respect to the direction intersecting the facing direction of the positive electrode and the negative electrode, that is, the direction along the electrode surface, the closer the direction is to the positive electrode terminal direction, Increase the ratio of dimensions. That is, the closer to the positive terminal, the larger the projected dimension of the negative electrode with respect to the positive electrode than the projected dimension of the positive electrode with respect to the negative electrode.
Accordingly, the ratio of the negative electrode dimension to the positive electrode dimension increases as the charging current is more likely to be biased, and the concentration of the charging current around the negative electrode position corresponding to the outer edge of the positive electrode is effectively suppressed. It becomes possible.
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time is to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
100、100a 発電要素
200、200a 電池容器
1、1a 正極
2、2a 負極
3、3a セパレータ
4、4a バネ
5 押え板
6、6a 容器本体
7、7a 蓋体
100, 100a
Claims (2)
前記負極は、矩形状をなし、
前記正極は、外縁が前記負極の外縁より内側の周縁部に対向し、且つ、前記負極の各辺に夫々対応する直線状、折れ線状、又は曲率が緩やかに変化する曲線状の端部を有し、
複数の前記端部に含まれる一の端部の一部に、電流を取り出すための正極端子を設けてあり、
前記正極及び負極の板面に沿う方向、且つ、前記一の端部に沿う方向及び該方向と交差する方向の夫々について、前記正極の寸法に対する前記負極の寸法の比が、前記一の端部に設けられた正極端子に近い位置ほど大きいこと
を特徴とする溶融塩電池。 In a molten salt battery comprising a plate-like positive electrode and a negative electrode facing each other through a separator comprising a molten salt,
The negative electrode has a rectangular shape,
The positive electrode has a linear end, a polygonal line shape, or a curved end portion whose curvature changes gently corresponding to each side of the negative electrode, with the outer edge facing the inner peripheral edge of the negative electrode. And
A part of one end part included in the plurality of end parts is provided with a positive electrode terminal for taking out current,
The ratio of the dimension of the negative electrode to the dimension of the positive electrode in each of the direction along the plate surfaces of the positive electrode and the negative electrode, the direction along the one end portion, and the direction intersecting the one end portion is the one end portion. A molten salt battery characterized in that the position is closer to the positive electrode terminal provided in the battery.
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