JPH02172161A - ナトリウム一硫黄電池 - 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 本発明はナトリウム−硫黄電池とその接続方法に関する
もので、さらに詳しく言えｔｆその破損防止と安全性向
上１こ関するものである。

従来技術とその問題点 ナトリウム−硫黄電池は、陰極活物質としてのナトリウ
ムと、Ｉｉ＃極活物質としての硫黄とをβ′−アルミナ
の如きナトリウムイオン伝導性の固体電解質管により分
離させてなる完全密閉構造の高温型二次電池である。

このようなすＦリウムー硫黄電池の従来の構造を第２図
により説明する。固体電解質管１の上端にａ−アルミナ
リング２がガラス半田接合され、このａ−アルミナリン
グ２の上面に陰極蓋３が、下面に陽極蓋４がそれぞれ熱
圧接合されている。前記陰極蓋３には陰極端子５が溶接
されるとともに、その中央部を貫通して陰極集電体とし
ての陰極バイブロが溶接され、その下方は前記固体電解
質管１内に挿入されている。

この固体電解質管１内には金属繊維７が配され、約１５
０℃の保温下において前記陰極バイブロより固体電解質
管１内を排気した後、同温度で溶融させたす）９ウム８
が真空充填され、充填後論極端子５の上端は封止される
。このような陰極室構成体は、円筒形の硫黄成型体１０
が内挿され、陽極集電端子１１が溶接された陽極集電体
を兼ねる電槽９内に挿入され、陽極集電端子１１を外側
に折り曲げるとともに、その上端は前記陽極蓋４と真空
溶接されて完全密閉される。

上記の如き構造のナトリウム−硫黄電池では、作動温度
の５５０℃まで昇温する過程で硫黄成型体１０が熱膨張
し、固体電解質管１が曲げ応力を受ける。ところが１固
体電解質管１はガラス半田によってα−アルミナリング
２１ｃ強固に接合されているため、前記曲げ応力を受け
てガラス半田接合部で固体電解質管１が破損することが
あった。このように固体電解質管１が破損すると、硫黄
とナトリウムとが直接反応し、内圧力に上昇して陰ｆＭ
ｉｆ３がα−アルミナリング２の上面から剥離し、活物
質などが漏出して隣接する正常な電池も破損させて大規
模な事故になるという問題点があった。また陽極集電端
子１１を電槽９ｔＣ溶接する際、熱の影響を受けて電槽
９の開口部に偏心を生じ、＠ａｉｉ蓋４との溶接で不良
が発生するという問題点があった。

発明の目的 本発明は上記欠点を解消するもので、陰ＦＭｌｌｔと陰
極端子とをベローズ構造の陰極補助蓋を介して柔軟性を
もたせて溶接するとともに、この陰極補助蓋の上端と陰
極端子の外周縁部との間に、底面が固体電解質管内の金
属繊維に接触しかつ該底面に穴を有する陰極集電容器の
上縁部を溶接し、かつ電槽の上端に断面が逆り字状の環
状の陽極集電端子を接続することにより、電槽の偏心防
止と破損時の活物質などの漏出を防止するとともに、破
損電池を電池群から切り離すことにより安全性向上を図
るものである。

発明の構成 本発明のナトリウム−硫黄電池は、α−アルｔナリング
の上面に熱圧接合された陰極蓋の内周縁部にぺｐ−ズ構
造の陰極補助蓋の下端を溶接し、この陰極補助蓋の上端
と陰極端子の外周縁部との間に、底面が固体電解質管内
の金属線す 維に接触しかつ該底面をこ穴を有ｊる陰極集電容器の上
縁部を溶接し、かつ電槽の上端に断面が逆り字状の環状
の陽極集電端子を接続したものである。

突施例 以下実施例により説明する。第１図は本発明のナトリウ
ム−硫黄電池の要部断面図で、第３図と共通する部分に
は同じ符号を付している。

第１図において、固体電解質管１は、その上部が開放さ
れた外径４６鰭、内径４０襲、長さ４００闘のβ−アル
ミナからなり、その上部開放端に外径５６鴎、内径４０
謔、厚さ１５簡のα−アルミナリング２がガラス半田接
合される。このα−アルミナリング２の上面には、陰極
ｉ３が熱圧接合され、この陰極蓋３の内周縁部にベロー
ズ構造の陰極補助蓋１２の下端が溶接されるとともに、
前記固体電解質管１内には開口端より約３０簡のところ
まで繊維径８μｍの鉄またはステンレスからなる金属繊
維７が気孔率９４．０〜９８．０％で配される。前記陰
極補助蓋１２の上端と陰極端子５の外周縁部との間に、
底面が固体電解質管１内の金属繊維７に接触しかつ該底
面に径が５ｍの穴を設けた外径３２１１ｇ、肉厚０．５
鰭、高さ４３ｔｌｌのニッケルメッキ鉄製の陰極集電容
器１３の上縁部が溶接される。そして陰極端子５の先端
から固体電解質管１内１こ溶融させたす）　ＩＪウム８
が真空充填され１充填後陰極端子５の上端は封止されて
陰極室構成体とする。

そして、円筒形の硫黄放散体１０が内挿された電槽９内
に前記陰極室構成体を挿入し、電槽９の上部に設けた突
起ａの外壁と突起すの上部とに断面が逆り字状の環状の
陽極集電端子１８を、電槽９の上部内壁に前記陽極蓋４
の外周縁を溶接して陽極室を真空密閉する。次に前記陽
極集電端子１８の上面に１１５極端子１７を溶接して完
成電池とする。

次に本発明の他の実施例を第２図により説明する。第２
図に示したナトリウム−硫黄電池は１陽極蓋４をａ−ア
ルミナリング２の外周面に沿って上方へ延長させ、かつ
この陽ｔＭ蓋４の外周面に沿って電槽９の上部を延長さ
せ、前記陽極蓋４の上端と電槽９の上端とを陰極蓋３の
上方で溶接するような第１の陽極補助蓋１５と第２の陽
極補助蓋１６とを設けるとともに、固体電解質管１の底
部を電槽９の内底部に固定する固定部材１４を設けたも
ので、固体電解質管１の応力による変位を上方へ集中さ
せることにより、ヒートサイクル試験に対する信頼性を
向上させることができる。

今、第２図のような本発明電池と第３図のような従来電
池とをそれぞれ１０セルずつ製作し、室温：３５０℃、
昇降温速度約１５０℃〜２００℃／ｈでヒートサイクル
試験を行い、結果を表−１に示す０表−１において、分
子は活物質などが漏出した電池数、分母は破損電池数を
示す。なお、電池は破損すると電圧が急激に低下するの
で、電圧の低下で破損電池の確認を行った。

表　　−１ 表−１から、従来電池は１０サイクルまでのヒートサイ
クル試験で破損することが多く、また破損した場合も活
物質などが漏出し、そのすべてが短絡していたのに対し
、本発明電池は１０サイクルまでのヒートサイクル試験
での破損は１セルのみであり、活物質などの漏出もなく
、短絡も認められなかった。

次に、破損しなかった電池について、５５０℃での過充
電による電池破壊試験を行い、結果を表−２に示す。

表　　−２ 表−２から、従来電池は破損して短絡していたのに対し
、本発明電池は短絡電池は２セルのみであった。

発明の効果 実施例において詳述した如く、本発明電池は、固体電解
質管の上方に応力による変位を移行させていることによ
り、ヒートサイクル試験や電池作動温度下における曲は
応力を吸収することができて固体電解質管の破損を防止
できる。また破損した場合も、陽極集電端子により活物
質などの漏出が防止でき、破損時の反応熱による陰極集
電容器の破壊または内圧上昇による陰極集電容器の底面
と金属繊維との離脱により絶縁できるので、隣接電池へ
の影響も防止でき、安全性を向上させることができる。

そしてこの陽極集電端子は電槽の側面に溶接されていな
いため、電槽の偏心が防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のナトリウム−硫黄電池の要部断面図、
第２図は本発明の他の実施例電池の要部断面図、第３図
は従来電池の断面図である。 １・・・固体電解質管　　　２・・・α−アルミナリン
グ３・・・陰極蓋　　　　　４・・・陽極量５・・・陰
極端子　　　　１１．１８・・・陽極集電端子１２・・
・陽極補助蓋１３・・・陰極集電容器１４・・・固定部
材　　　　１５・・・第１の陽極補助蓋１６・・・第２
の陽極補助蓋　　１７・・・陽極端子ａ、ｂ・・・突起

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ナトリウムイオン伝導性の固体電解質管の上端に
   α−アルミナリングが接合され、このα−アルミナリン
   グの上面に陰極蓋が、下面に陽極蓋が熱圧接合され、か
   つこの陽極蓋に溶接されて前記固体電解質管を下方から
   被包する電槽を有し、前記固体電解質管内を陰極室、固
   体電解質管と前記電槽との間隙を陽極室とするナトリウ
   ム−硫黄電池において、前記陰極蓋の内周縁部にベロー
   ズ構造の陰極補助蓋の下端を溶接し、この陰極補助蓋の
   上端と陰極端子の外周縁部との間に、底面が固体電解質
   管内の金属繊維に接触しかつ該底面に穴を設けた陰極集
   電容器の上縁部を溶接し、前記陰極端子と陰極室とを接
   続し、かつ電槽の上端に断面が逆Ｌ字状の環状の陽極集
   電端子を接続したことを特徴とするナトリウム−硫黄電
   池。
2. （２）陽極蓋をα−アルミナリングの外周面に沿って上
   方へ延長させ、かつこの陽極蓋の外周面に沿って電槽の
   上部を延長させ、前記陽極蓋の上端と電槽の上端とを陰
   極蓋の上方で溶接する陽極補助蓋を設けるとともに、固
   体電解質管の底部を電槽の内底部に固定する固定部材を
   設けたことを特徴とする請求項第１項記載のナトリウム
   −硫黄電池。