JPH01248481A

JPH01248481A - ナトリウム−硫黄電池における陽極用導電材の含浸硫黄の分布均一化方法

Info

Publication number: JPH01248481A
Application number: JP63077807A
Authority: JP
Inventors: Mikio Ishikawa; 幹雄石川; Hiromochi Tsuji; 博以辻
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1988-03-30
Filing date: 1988-03-30
Publication date: 1989-10-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はナトリウム−硫黄電池における陽極用導電材の
含浸硫黄の分布均一化方法に関するものである。

（従来の技術）最近、電気自動車用、夜間電力貯蔵用の二次電池として
性能面及び経済面の両面において優れ、３００〜４００
℃で作動する高温型のナトリウム−硫黄電池の研究開発
が進められている。

即ち、性能面では、ナトリウム−硫黄電池は鉛蓄電池に
比べて理論エネルギー密度が高く、充放電時における水
素や酸素の発生といった副反応もなく、活物質の利用率
も高く、経済面ではナトリウム及び硫黄が安価であると
いう利点を有している。

従来のナトリウム−硫黄電池は、第２図に示すように下
部に陽極端子ｌを備え、陽極活物質である溶融硫黄を含
浸したカーボンマット等の陽極用導電材Ｍを収納する円
筒状の陽極容器２と、該陽極容器２の上端部に対し、α
アルミナ製の絶縁リング３を介して連結され、かつ溶融
金属ナトリウムＮａを貯留する陰極容器４と、前記絶縁
リング３の内周部に固着され、かつ陰極活物質であるナ
トリウムイオンを選択的に透過させる機能を有した下方
へ延びる円筒状の袋管を形成するβアルミナ製の固体電
解質管５とからなっている。又、陰極容器４の上部蓋の
中央部には、該陰極容器４を通して固体電解質管５底部
まで延びた細長い陰極管６が貫通支持され、該陰極管６
の上端部には、陰極端子７が固着されている。

そして、放電時には次のような反応によってナトリウム
イオンが固体電解質管５を透過して陽極容器２内の硫黄
と反応し、多硫化ナトリウムを生成する。

２Ｎａ＋ＸＳ−４−Ｎａｚ　Ｓｘ又、充電時には放電時とは逆の反応が起こり、ナトリウ
ム及び硫黄が生成される。

上記のようなナトリウム−硫黄電池の陽極容器２内の陽
極用導電材Ｍに含浸された陽極活物質としての硫黄には
電子伝導性がないため、該陽極用導電材Ｍを多孔性材料
により形成して電子伝導性を付与している。この導電材
Ｍへの硫黄Ｓの含浸方法として、従来は導電材Ｍを陽極
容器２内へ収納する以前に、該導電材Ｍを金型（図示路
）に収容して真空引きした部屋にて、溶融硫黄の供給装
置（図示路）から圧力差を利用して硫黄を導電材Ｍに含
浸させていた。

（発明が解決しようとする課題）ところが、前述した硫黄の含浸方法により陽極用導電材
Ｍに含浸された硫黄の分布状態は、単に圧力差を利用し
て多孔性の空隙内に含浸させる方法をとっているため、
不均一となり、従って、放電時には硫黄が高い密度で充
填された部分に電流が集中して流れるため、電池全体と
して硫黄が均一に充填されて、均一に硫黄が分布された
場合に比較し、内部抵抗が高くなってしまう。このため
不均一充填は電池効率を低下する原因となっていた。

本発明の目的は上記問題点を解消して陽極用導電材に含
浸させた硫黄の分布状態を簡単、かつ迅速に均一化する
ことができるナトリウム−硫黄電池における陽極用導電
材の含浸硫黄の分布均一化方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明は前記目的を達成するため、陽極作用物質の硫黄
を含んだカーボンマット等の陽極用導電材を貯留する陽
極容器と、溶融金属ナトリウムを貯留する陰極容器と、
さらに、陰極作用物質であるナトリウムイオンを選択的
に透過させる機能を有した固体電解質管とを具備するナ
トリウム−硫黄電池を、回転支持装置の駆動部材に支持
し、１２０〜１６０℃の雰囲気中で、前記ナトリウム−
硫黄電池の中心軸線の回りで回転するという方法を採用
している。

（作用）上記方法を採用したことにより、陽極用導電材に含まれ
る硫黄が、１２０〜１６０℃で最も粘度が低い状態とな
っているため、陽極用導電材が回転している間に、硫黄
が陽極用導電材内部の多孔性空隙内で流動し易くなり、
陽極用導電材の隅々まで硫黄がゆきわたり、硫黄の分布
が均一化される。　　　　′ （実施例）次に、本発明を具体化した一実施例を第１図〜第３図を
用いて説明する。

この実施例に使用されるナトリウム−硫黄電池の構成は
、従来の項で述べた第２図のナトリウム−硫黄電池と同
様であるため、その構成説明を省略する。

そこで、本発明に使用される硫黄均一化装置の構成を第
１図に従って説明する。

基台１１上には駆動部材としての駆動ローラ１２及び被
動ローラ１３が支持軸１４により定位置において回転可
能に支持されている。前記基台１１上には正逆回転可能
なモータ１５が設置され、該モータ１５の回転軸に止着
したプーリ１６と、前記駆動ローラ１２の支持軸１４に
止着したプーリ１７には、ベルト１８が掛装されている
。又、前記モータ１５には制御装置（図示路）が接続さ
れていて、回転数や回転方向あるいは加速度を調節し得
るようになっている。この回転数は１〜１２０ｒｐｍの
範囲に設定するのが望ましい。

一方、前記基台１１の上面には前記駆動及び被動のロー
ラ１２，１３を覆うように加熱用収納ケース１９が装設
され、図示しない窓からナトリウム−硫黄電池Ｅを搬入
・搬出し得るようにしている。又、前記収納ケース１９
には該ケ゛−ス内の空間を所定温度（１２０〜１６０℃
）に加熱するためのヒータ２０が装着されている。

次に、前記硫黄均一化装置によりす）　ＩＪウムー硫黄
電池Ｅの陽極用導電材Ｍに含浸された硫黄の均一化作業
を説明する。

第１図に示すように前記一対のローラ１２゜１３上にナ
トリウム−硫黄電池Ｅを水平に受承し、又、ヒータ２０
を動作させて、ケース１９内の温度を１００〜１６０℃
に加熱し、ナトリウム−硫黄電池Ｅ全体を同温度に加熱
する。その後、モータ１５を起動すると、ベルト１８に
より駆動ローラ１２が回転され、この結果ナトリウム−
硫黄電池Ｅは、その中心軸線Ｏの回りで水平状態のまま
回転される。なお、前記制御装置（図示路）によりナト
リウム−硫黄電池Ｅの正逆回転を交互に繰り返し行った
り、あるいは加速度が生じるように回転させたりしても
よい。

さて、陽極用導電材Ｍ内で不均一に含浸された硫黄は前
述した温度域において粘度が、第３図に示すように極端
に低下するので、陽極用導電材Ｍ内の多孔性空隙を流動
し易（なり、かつ陽極用導電材Ｍは回転されているので
、該陽極用導電材Ｍ内での硫黄の分布が均一化される。

このように硫黄の分布が均一化されると、実験の結果、
放電電気量と電池電圧との関係をグラフで示す第４図か
ら明らかなように、従来例と比較して本発明は電池電圧
を平均電圧で０．０５Ｖ上昇することが確認された。

（発明の効果）本発明は陽極用導電材に含まれる硫黄の分布を迅速、か
つ簡単に均一化することができ、この結果、放電時にナ
トリウムと硫黄を全体に均一に化学反応させて放電電圧
、電池効率を向上することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のナトリウム−硫黄電池における陽極用
導電材の含浸硫黄の分布均一化装置の使用状態を示す断
面図、第２図はナトリウム−硫黄電池の一例を示めす中
央部縦断面図、第３図は温度と硫黄の粘度との関係を示
すグラフ、第４図は放電電気量と電池電圧との関係を示
すグラフである。１・・・陽極端子、２・・・陽極容器、３・・・絶縁リ
ング、４・・・陰極容器、５・・・固体電解質管、６・
・・陰極管、７・・・陰極端子、１２．１３・・・駆動
部材としての駆動及び被動のローラ、１５・・・モータ
、１９・・・加熱用収容ケース、２０・・・ヒータ、Ｅ
・・・ナトリウム−硫黄電池、Ｍ・・・陽極用導電材、
Ｓ・・・硫黄。

Claims

【特許請求の範囲】

１、陽極作用物質の硫黄（Ｓ）を含んだカーボンマット
等の陽極用導電材（Ｍ）を貯留する陽極容器（２）と、
溶融金属ナトリウム（Ｎａ）を貯留する陰極容器（４）
と、さらに、陰極作用物質であるナトリウムイオンを選
択的に透過させる機能を有した固体電解質管（５）とを
具備するナトリウム−硫黄電池（Ｅ）を、回転支持装置
の駆動部材（１２、１３）に支持し、１２０〜１６０℃
の雰囲気中で、前記ナトリウム−硫黄電池（Ｅ）の中心
軸線（Ｏ）の回りで回転することを特徴とするナトリウ
ム−硫黄電池における陽極用導電材の含浸硫黄の分布均
一化方法。