JPH02135663A - ナトリウム−硫黄電池 - Google Patents

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］ 本発明は電力貯蔵用、電気自動車用等の二次電池として
利用されるナトリウム−硫黄電池に関するものである。

［従来の技術］ 近年、夜間電力貯蔵用、電気自動車用等の用途に二次電
池としてのナトリウム−硫黄電池の開発が進められてい
る。

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（、活物質の利用率も高いという特長を
有している。このようなナトリウム−硫黄電池は、通常
単電池を複数直列又は並列に接続し集合電池として使用
している。

この複数の単電池の接続は、例えば第６図及び第７図に
示すように、単電池２１の一方の端面（第７図上面）上
において、外周部に位置する板状の陽極端子２２と中心
方向に位置する陰極端子２３を平行に立設し、これら陽
極端子２２と陰極端子２３とを直立させた状態で、２個
所で直角に折曲げた板状の接続片２４によって接続する
ことにより行われている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記従来のナトリウム−硫黄電池においては
、板状の陽極端子２２及び陰極端子２３が格別支持され
ることなく、直立した状態で接続片２４により接続され
るため、陽極端子２２又は陰極端子２３が曲がったりす
るとそれらの間の絶縁が不確実になったり、また２個所
で直角に折曲げられた特定形状の接続片２４を使用しな
ければならず、前記直立した陽極端子２２及び陰極端子
２３に対し接続片２４を取付けることが容易ではないと
いう問題点があった。

本発明の目的は、ナトリウム−硫黄電池の単電池の一端
面に設けられた陽極部と陰極部との間の絶縁が確実なナ
トリウム−硫黄電池を提供することにあり、また他の目
的は複数の単電池の接続に際し陽極部及び陰極部に対す
る接続片の取付けが容易なナトリウム−硫黄電池を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、ナトリウム−硫黄
電池の単電池の一端面に陽極端子及び陰極端子の双方を
配置するとともに、前記単電池の一端面に陽極端子と陰
極端子との間を絶縁する電気絶縁部材を載置し、前記陽
極端子及び陰極端子を同電気１ｆ！！縁部材で支持する
という手段を採用している。

また、前記電気絶縁部材に前記陽極端子及び陰極端子が
挿通可能な貫通孔をそれぞれ設け、陽極端子及び陰極端
子を各貫通孔に挿通して折曲げ形成するという手段を採
用することが好適である。

さらに、前記電気絶縁部材に角をもった孔例えば六角孔
を設け、同六角孔内にナツトを挿入し、各単電池の陽極
端子又は陰極端子を互いに接続する接続片を前記ナツト
に対してボルトを螺入することにより固定するという手
段を採用することができる。

［作用］ 上記構成を採用したことにより、ナトリウム硫黄電池の
単電池の一端面に配置された陽極端子と陰極端子の双方
は、同じくナトリウム−硫黄電池の一端面上に載置され
た電気絶縁部材によってそれぞれ所定の位置に支持され
るため、陽極端子と陰極端子は互いに相手方との接触が
避けられ、確実な絶縁性が発揮される。

また、前記電気絶縁部材に前記陽極端子及び陰極端子が
挿通可能な貫通孔をそれぞれ設け、陽極端子及び陰極端
子を各貫通孔に挿通して折曲げ形成することによって、
陽極端子及び陰極端子は所定の位置に位置決めされ、−
Ｎ確実に絶縁される。

さらに、前記電気絶縁部材に角をもった孔を設け、同角
をもった孔内にナツトを挿入し、単電池間の陽極端子又
は陰極端子を互いに接続する接続片を前記ナツトに対し
てボルトを螺入することにより固定することによって、
接続片の陽極端子又は陰極端子に対する取付けが容易か
つ確実となる。

［実施例］ 以下に本発明を具体化した実施例を第１〜５図に基づい
て説明する。

まず、ナトリウム−硫黄電池の単電池１ａの構造につい
て説明する。第５図に示すように、下部には円筒状の陽
極容器２が配設され、同陽極容器２の側面には、陽極集
電片３ａが固着され、同陽極集電片３ａは単電池１ａの
外周部から上方へ延び陽極端子３ｂを形成している。上
記陽極容器２の上端部には、円環状のα−アルミナ製の
絶縁板４が固着されている。また、陽極容器２の内部に
は、有底円筒状のβ−アルミナ製の固体電解質管５が配
設され、同固体電解質管５の上端部は上記絶縁板４に固
着されている。

同固体電解質管５は、陰極作用物質であるナトリウムイ
オンを選択的に透過する。同固体電解質管５と前記陽極
容器２との間には、陽極作用物質である硫黄を含浸した
カーボンマツトロが充填されている。

上記絶縁板４の上部には、陰極蓋７が固着されている。

同陰極蓋７及び上記固体電解質管５内には、細長い円筒
状のアルミニウム製の陰極管８ａが上記陰極蓋７に固着
されている。前記固体電解質管５内には、陰極作用物質
である溶融ナトリウムを含浸させたステンレス類のウィ
ック９が充填されている。

さて、第１図に示すように、上記単電池１ａの上端面に
は、上記陽極集電片３ａに接続された板状の陽極端子３
ｂと、上記陰極管８ａに接続された同じく板状の陰極端
子８ｂが上方に向かって突出している。これら陽極端子
３ｂと陰極端子８ｂの上部中央には、ボルトが挿通でき
る挿通孔１０ａ、１０ｂが設けられている。

また、単電池１ａの上面とほぼ同じ外径を有する円板状
のセラミック製の電気絶縁部材１１は、上記陽極端子３
ｂと陰極端子８ｂがそれぞれ挿通できる貫通孔１１ａ、
１１ｂが透設されるとともに、ナツト１２ａ、１２ｂが
挿入できる有底の六角孔１３ａ、１３ｂが上記２つの貫
通孔１１ａ。

１１ｂに隣接して２個所に設けられている。

上記電気絶縁部材１１は、ナトリウム−硫黄電池の使用
温度が通常３００〜３５０℃以上と高いので、耐熱温度
が３５０℃以上で、しかもそのような高温で十分耐えら
れる強度を有することが好ましい。その好適な材料とし
ては、セラミックがあげられる。

そして、あらかじめ電気絶縁部材１１の六角孔１３ａ、
１３ｂにはナット１２ａ、１２ｂが挿入され、前記陽極
端子３ｂと陰極端子８ｂとをそれぞれ電気絶縁部材１１
の貫通孔１１２．１１ｂに挿通した後、陽極端子３ｂと
陰極端子８ｂを折曲げるようになっている。

上記陽極端子３ｂの上部には、隣接する単電池の陰極端
子と接続され先端部に透孔１４ａを有する接続片１５ａ
が載置され、その上からボルト１６ａで前記ナツト１２
ａに対して締付けることによって、接続片１５ａは電気
絶縁部材１１に固定されるようになっている。同様に、
陰極端子８ｂの上部には、隣接する上記とは別の単電池
の陰極端子と接続され先端部に透孔１４ｂを有する接続
片１５ｂが載置され、その上からボルト１６ｂで前記ナ
ツト１２ｂに対して締付けることによって、接続片１５
ｂは電気絶縁部材１１に固定されるようになっている。

上記のように構成されたナトリウム−硫黄電池について
作用及び効果を説明する。

第１図に示すように、まず円板状の電気絶縁部材１１の
２つの貫通孔１１ａ、１１ｂ内に、単電池１ａの上面か
ら上方に延びる板状の陽極端子３ｂ及び陰極端子８ｂを
下方から挿通し、同電気絶縁部材１１を単電池１ａの上
面に密着させる。

この状態で電気絶縁部材１１の２つの六角孔１３ａ、１
３ｂにナツト１２ａ、１２ｂを挿入した後、電気絶縁部
材１１の上方に突出した陽極端子３ｂ及び陰極端子８ｂ
をそれぞれ同一方向（第１図右後方）に９０度折曲げ、
両端子３ｂ、８ｂの先端部を電気絶縁部材１１の上面に
固定する。

次に、陽極端子３ｂの上面には隣接する図示しない単電
池の陰極端子に接続された接続片１５ａをあてがい、陰
極端子８ｂの上面にはその反対側に隣接する図示しない
単電池の陽極端子に接続された接続片１５ｂあてがう。

そして、ボルト１６ａを上記接続片１５ａの透孔１４ａ
に通し、陽極端子３ｂの挿通孔１０ａを通し、ナツト１
２ａに締付ける。同じ（ポル）１６ｂを接続片１５ｂの
透孔１４ｂに通し、陰極端子８ｂの挿通孔１０ｂを通し
、ナン）１２ｂに締付ける。

このようにして、電気絶縁部材１１及び接続片１５ａ、
１５ｂが単電池に取付けられると、第２図に示すように
、陽極端子３ｂは電気絶縁部材１１上の第２図左側位置
に、陰極端子８ｂは右側位置に所定の間隔をおいてそれ
ぞれ締付は固定され、両端子３ｂ、８ｂは確実に絶縁さ
れるとともに、その上に両接続片１５ａ、１５ｂが密着
固定されるため、陽極端子３ｂと接続片１５ａ、陰極端
子８ｂと接続片１５ｂとが導通する。

このようにして、第３図及び第４図に示すように、単電
池１ａの陰極端子８ｂはその右側に隣接する単電池１ｂ
の陽極端子３ｂに接続され、その単電池１ｂの陰極端子
８ｂはその右側に隣接する単電池ＩＣの陽極端子３ｂに
接続され、各単電池ｌａ、ｉｂ、ｌｃは直列に接続され
る。以下、順次同様にして所定の数の単電池が直列に接
続される。

なお、ナトリウム−硫黄電池の各単電池１ａ。

ｌｂ、ｌｃは、３００〜３５０℃の高温で作動し、放電
時には固体電解質管５内のナトリウムがナトリウムイオ
ンとなって、同ナトリウムイオン透過性の固体電解質管
５を透過して陽極容器２内へ移動する。そして、次式で
示される化学反応に基づいて硫黄と反応し、多硫化ナト
リウムを生成する。

このとき、約１．８〜２．０■の放電電圧が得られる。

２Ｎａ＋ｘＳ−ｅＮａ２　Ｓｘ 放電が継続される場合には、固体電解質管５内のナトリ
ウムが減少する。

次に、放電が終了し、充電が行われると、陽極容器２内
において前記化学反応とは逆の化学反応が起こって多硫
化ナトリウムが分解し、硫黄及びナトリウムイオンが生
成する。このナトリウムイオンは、再び固体電解質管５
を透過して固体電解質管５内へ移動し、ナトリウムに戻
る。充電時の印加電圧は約１．９〜２．３■を要する。

上記のように、本実施例によれば、単電池としてのナト
リウム−硫黄電池の上面に設けられた電気絶縁部材１１
の貫通孔１１ａ、１１ｂに陽極端子３ｂ及び陰極端子８
ｂを挿通して折曲げ形成し、所定の位置に固定するよう
にしたので、陽極端子３ｂと陰極端子８ｂとの間の絶縁
が錯実となる。

また、複数の単電池１ａ、ｌｂ、ｌｃの接続に際し、電
気絶縁部材１１の六角孔１３ａ、１３ｂにナフト１２ａ
、１２ｂを挿入し、単電池間の陽極端子３ｂ又は陰極端
子８ｂを接続する接続片１５ａ、１５ｂを上記ナツト１
２ａ、１２ｂに対してボルト１６ａ、１６ｂを螺入する
ことによって固定するようにしたので、陽極端子３ｂ及
び陰極端子８ｂに対する接続片１５ａ、１５ｂの取付け
が容易かつ確実である。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、発明の
趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更することができ、例
えば次のように構成することもできる。

（１）上記実施例ではＢ穫端子３ｂ及び陰極端子８ｂを
単電池１ａ、ｌｂ、ｌｃの上面に設けたが、これらを単
電池１ａ、ｌｂ、ｌｃの下面に設け、前記実施例と同様
にして各接続片１５ａ、１５ｂを陽極端子３ｂ及び陰極
端子８ｂに接続することができる。

（２）前記実施例において、陽極端子３ｂ及び陰極端子
８ｂの突出位置、電気絶縁部材１１の形状、厚さ、接続
片１５ａ、１５ｂの形状等は、陽極側と陰極側とが確実
に絶縁されるように適宜設定することができる。

［発明の効果］ 本発明のナトリウム−硫黄電池は、陽極端子と陰極端子
との間の十分な絶縁性が確保されるという効果を奏する
。

また、前記電気絶縁部材に前記陽極端子及び陰極端子が
挿通可能な貫通孔をそれぞれ設け、陽極端子及び陰極端
子を各貫通孔に挿通して折曲げ形成することによって、
陽極端子と陰極端子との間のより確実な絶縁性が確保さ
れる。

さらに、前記電気絶縁部材に角をもった孔としての六角
孔を設け、同六角孔内にナツトを挿入し、単電池間の陽
極端子又は陰極端子を互いに接続する接続片を前記ナッ
トに対してボルトを螺入することにより固定することに
よって、接続片の陽極端子又は陰極端子に対する取付け
が容易かつ確実となる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明の実施例を示す図であって、第１図
は電気絶縁部材及び接続片の取付状態を示す分解斜視図
、第２図は接続片を陽極端子及び陰極端子に接続した状
態を示す断面図、第３図は接続片を陽極端子及び陰極端
子に接続した状態を示す平面図、第４図は第３図の正面
図、第５図はナトリウム−硫黄電池の単電池を示す断面
図、第６図及び第７図は従来例を示す図であって、第６
図は接続片を陽極端子及び陰極端子に接続した状態を示
す平面図、第７図は第６図の正面図である。 １ａ、１ｂ、１ｃ・・・単電池、３ｂ・・・陽極端子、
８ｂ・・・陰極端子、１１・・・電気絶縁部材、１１ａ
。 １１ｂ・・・貫通孔、１２ａ、１２ｂ・・・ナツト、１
３ａ、１３ｂ・・・角をもった孔としての六角孔、１５
ａ、１５ｂ・・・接続片、１６ａ、１６ｂ・・・ボルト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ナトリウム−硫黄電池の単電池（１ａ、１ｂ、１ｃ
   ）の一端面に陽極端子（３ｂ）及び陰極端子（８ｂ）の
   双方を配置するとともに、前記単電池（１ａ、１ｂ、１
   ｃ）の一端面に陽極端子（３ｂ）と陰極端子（８ｂ）と
   の間を絶縁する電気絶縁部材（１１）を載置し、前記陽
   極端子（３ｂ）及び陰極端子（８ｂ）を同電気絶縁部材
   （１１）で支持したことを特徴とするナトリウム−硫黄
   電池。 ２、前記電気絶縁部材（１１）に前記陽極端子（３ｂ）
   及び陰極端子（８ｂ）が挿通可能な貫通孔（１１ａ、１
   １ｂ）をそれぞれ設け、陽極端子（３ｂ）及び陰極端子
   （８ｂ）を各貫通孔 （１１ａ、１１ｂ）に挿通して折曲げ形成したことを特
   徴とする請求項１記載のナトリウム−硫黄電池。 ３、前記電気絶縁部材（１１）に角をもった孔（１３ａ
   、１３ｂ）を設け、同角をもった孔（１３ａ、１３ｂ）
   内にナット（１２ａ、１２ｂ）を挿入し、各単電池（１
   ａ、１ｂ、１ｃ）の陽極端子（３ｂ）又は陰極端子（８
   ｂ）を互いに接続する接続片（１５ａ、１５ｂ）を前記
   ナット（１２ａ、１２ｂ）に対してボルト（１６ａ、１
   ６ｂ）を螺入することにより固定したことを特徴とする
   請求項１記載のナトリウム−硫黄電池。