JPH02192667A - 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 本発明はナトリウム−硫黄電池に関するもので、さらに
詳しく言えばその破損防止と安全性向上およびナトリウ
ムの充填を容易にした構造に関するものである。

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１７１１）
リウムと、陽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ノ固体電解質管により分
熱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）　ＩＪウムー硫黄電池の従来の構造を第
１図により説明する。固体電解質管１の上端にα−アル
ミナリング２がガラス半田接合され、このα−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Ｍ３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）　ＩＪウ
ム８が真空充填され、充填後陰極端子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。

上記の如き構造のす）　ＩＪウムー硫黄電池では、作動
温度の３５０℃まで昇温する過程で硫黄成型体１０が熱
膨猥し、固体電解質管１が曲げ応力を受ける。ところが
、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２に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、内圧が上昇して陰極蓋
３がα−アルミナリング２の上面から剥離し、活物質な
どが漏出して瞬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。また陰極端子５の上
端よりナトリウム８を真空充填しているため、充填後陰
極端子５の内側にす）　リウムが付着することがあり１
陰極端子５の上端の封止が不完全になって不良が発生す
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、陰極蓋に溶接され
た陰極端子の貫通穴に、上部に溝部を形成した陰極集電
体を嵌入し、この溝部を介してナトリウムを充填して封
止することにより、貫通穴の上部の封止を完全にすると
ともに、電池の破損時に前記陰極集電体を溶断させるこ
とにより、破損電池を切り離すことを目的とする。

発明の構成 本発明のす）　ＩＪウムー硫黄電池は、α−アルミナリ
ングの上面に凸部を設け、この凸部の外側に陽極蓋を熱
圧接合し、この陽極蓋と電槽とを陽極補助蓋を介して溶
接するとともに、前記凸部の内側に陰極蓋を熱圧接合し
、この陰極蓋に貫通穴を設けた陰極端子を溶接し、この
貫通穴に溝部を有する陰極集電体を嵌入して陰極室を密
閉したものである。

実施例 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５６鰭、内径５０簡、長さ１７０鼎のβ′−ア
ルミナからなり、その上部開放端に外径７６闘、内径４
０龍、厚さ１０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の上面に凸部２
′を設け、この凸部２′の内側に陰極蓋３を、外側に陽
極蓋４をそれぞれ熱圧接合して相互の短絡を防止する。

前記ｒ＆極蓋４は第１の陽極補助蓋１２と第２の陽極補
助蓋１３とに溶接される。また前記陰極蓋３には、固体
電解質管１の上部開放端をおおうように陰極端子５が溶
接され、該陰極端子５の中央に直径７翳の貫通穴５′を
設けるとともｆｃｓこの貫通穴５′には、第２図（１１
）のような−端に深さ５闘、幅２ｍｔｎＳ長さ４０　ｍ
ｍの溝部６′を有する外径８鱈、長さ１７０闘のアルミ
ニウム族の陰極集電体６′が嵌入され、他端を金属繊維
７中に挿入する。こうして陰極集電体６′を貫通穴５′
に嵌入することにより、第２図Φ）のように陰極集電体
６′の溝部６′の周縁が変形して上部穴６Ａと側部穴６
Ｂとが形成され、前記上部穴６Ａと側部穴６Ｂとを介し
て陰極室内にナトリウム８を真空充填する。前記陰極端
子５の貫通穴５′の上部には円筒部５′を形成し１この
円筒部５′内に内側にねじ部を設けた陰極端子蓋１４を
挿入して真空溶接して陰極室を密閉するとともに、ねじ
部にｍ極接続端子１５をボルト１５′で螺着する。一方
、円筒形の硫黄成型体１０が内挿された電槽９を前記固
体電解質管１の下方から装着し、上端を前記第２の陽極
補助蓋１３に溶接して陽極室を密閉するとともに、その
上部に陽極端子１６が溶接された電槽蓋１７を溶接し、
該陽極端子１６に、陽極接続端子１８をナツト締めして
完成電池とする。

今、第１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℃
、Ｊ＋ＩＩｔｉ１ｍ速度約１５０℃〜２０り℃／ｈでヒ
ートサイクル試験を行い、結果を表−１に示す。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、６分の２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
の破損は認められなかった。

次に、破損しなかった電池について、３５０℃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、第１およ
び第２の陰極補助蓋を設けて固体電解質管の上方１こ応
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げ応力を吸収する
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、ナ）　ＩＪウムと硫黄との直接反応熱に
より陰極集電体６′が溶断するので、破損電池の内部で
短絡発生が防止できる。さらにナトリウムの充填時に陰
極端子の内側にす）　ＩＪウムが付着することも防止セ
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（〜、（ｂ）は陰極集電体の斜視図、第３図は従
来のナトリウム−硫黄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
２′・・・凸部　　　　　　３・・・陰極蓋５・・・陰
極端子 ５′・・・円筒部 ６′・・・溝部 ６Ｂ・・・側部穴 １３・・・第２の陽極補助蓋 ４・・・陽極蓋 匁 ５′・・・貫通欠 ６′・・・陰極集電体 ６Ａ・・・上部穴 １２・−・第１の陽極補助蓋 １４・・・陰極端子蓋

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
   グに陰極蓋と陽極蓋とが熱圧接合され、前記陽極蓋に溶
   接されて前記固体電解質管を下方から被包して固体電解
   質管との間隙に陽極室を形成する電槽と、前記陰極蓋に
   溶接されて前記固体電解質管内に陰極室を形成する陰極
   蓋とを有するナトリウム−硫黄電池において、前記α−
   アルミナリングの上面に凸部を設け、この凸部の外側に
   陽極蓋を熱圧接合し、この陽極蓋と電槽とが陽極補助蓋
   を介して溶接されるとともに、前記凸部の内側に陰極蓋
   を熱圧接合し、この陰極蓋に貫通穴を設けた陰極端子を
   溶接し、この貫通穴に溝部を有する陰極集電体を嵌入し
   て陰極室を密閉したことを特徴とするナトリウム−硫黄
   電池。
2. （２）陰極端子の貫通穴の上部に円筒部を形成し、この
   円筒部に陰極端子蓋を嵌着または螺着して陰極室を密閉
   し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。