JPH02257576A - ナトリウム―硫黄電池 - Google Patents
ナトリウム―硫黄電池Info
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- JPH02257576A JPH02257576A JP1079489A JP7948989A JPH02257576A JP H02257576 A JPH02257576 A JP H02257576A JP 1079489 A JP1079489 A JP 1079489A JP 7948989 A JP7948989 A JP 7948989A JP H02257576 A JPH02257576 A JP H02257576A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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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。
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
詳しく言えば陽極活物質の利用率が向上できる電池の構
造に関するものである。
詳しく言えば陽極活物質の利用率が向上できる電池の構
造に関するものである。
従来技術とその問題点
す）＋３ウムー硫黄電池は、陰極活物質とじてのナトリ
ウムと、陽極活物質としての硫黄とをβＩ−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。
ウムと、陽極活物質としての硫黄とをβＩ−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。
このようなナトリウム−硫黄電池の従来の構造を第３図
により説明する。固体電解質ｆ１の上端にα−アｌｖ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５が、下面に陽極ＩＥ４がそれぞ
れ熱圧接合されている。前面陰極１ｅ３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ｌ１ｉｋＷ１パイプ６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。
により説明する。固体電解質ｆ１の上端にα−アｌｖ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５が、下面に陽極ＩＥ４がそれぞ
れ熱圧接合されている。前面陰極１ｅ３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ｌ１ｉｋＷ１パイプ６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、同濃度で溶融させたナトリウム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か溶接された陽極集電体
を兼ねる！［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ｍ蓋４と真空
溶接されて完全密閉される。
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、同濃度で溶融させたナトリウム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か溶接された陽極集電体
を兼ねる！［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ｍ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３５０℃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、固
体電解質管１はガラス半田によってα−ア／ｌ’ミナリ
ング２にパ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Ｗ１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
！！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。また充電時ＩＣ
陽極成型体１０の内側面に硫黄が析出して陽極活物質の
利用率が低下したり、固体電解質管１内の金属繊維７が
均一に充填されないことがあって電流密度が均一になら
なくなって固体電解質管１にクラックを生じるという問
題点があった。
の３５０℃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、固
体電解質管１はガラス半田によってα−ア／ｌ’ミナリ
ング２にパ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Ｗ１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
！！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。また充電時ＩＣ
陽極成型体１０の内側面に硫黄が析出して陽極活物質の
利用率が低下したり、固体電解質管１内の金属繊維７が
均一に充填されないことがあって電流密度が均一になら
なくなって固体電解質管１にクラックを生じるという問
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、陽極活物質として
の硫黄の利用率を向上させるとともに、固体電解質管内
の金属繊維を均一に充填できるようにすることを目的と
する。
の硫黄の利用率を向上させるとともに、固体電解質管内
の金属繊維を均一に充填できるようにすることを目的と
する。
発明の構成
本発明のすＦリウムー硫黄電池は、陰極室内にフェμト
状の金属繊維を円筒形に配し、かつ固体電解質管の外側
面にセラミックス織布を配するとともに、前記陰極端子
に貫通穴を設け、この貫通穴に一端に溝部を設けた陰極
集電体の前記一端を嵌入し、その他端を前記金ＩＩＡ繊
維の円筒内に挿入して陰極室を密閉したものである。
状の金属繊維を円筒形に配し、かつ固体電解質管の外側
面にセラミックス織布を配するとともに、前記陰極端子
に貫通穴を設け、この貫通穴に一端に溝部を設けた陰極
集電体の前記一端を嵌入し、その他端を前記金ＩＩＡ繊
維の円筒内に挿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４６ｍ、内径４０略、長
さ４００鴎のβ′−ア、１％／ミナからなり、その上部
開放端に外径５６１１１Ｂ、内径４０鰭、厚さ１０ａの
α−アルミナリング２がガラス半田接合される。このα
−１１１７にナリング２の上面に陰極′ｇ１３を、下面
に陽極蓋４をそれぞれ熱圧接合する。前記固体電解質管
１の外側面にはセラミック織布１２としてのα−アμミ
ナ製織布を巻回させ、耐熱材料１３としてのａ−ア〃ミ
ナ、珪酸ナトリウム系材料を塗布し、約１００℃で１時
間加熱した後、約２５０℃で２時間加熱して固定した。
ム−硫黄電池の断面図で、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４６ｍ、内径４０略、長
さ４００鴎のβ′−ア、１％／ミナからなり、その上部
開放端に外径５６１１１Ｂ、内径４０鰭、厚さ１０ａの
α−アルミナリング２がガラス半田接合される。このα
−１１１７にナリング２の上面に陰極′ｇ１３を、下面
に陽極蓋４をそれぞれ熱圧接合する。前記固体電解質管
１の外側面にはセラミック織布１２としてのα−アμミ
ナ製織布を巻回させ、耐熱材料１３としてのａ−ア〃ミ
ナ、珪酸ナトリウム系材料を塗布し、約１００℃で１時
間加熱した後、約２５０℃で２時間加熱して固定した。
また前記固体電解質管１内の陰極室に繊維径約８μｍの
ステンレスからなる金属繊維１４としての）工〃トを円
筒形に巻いてパンチングで固定して配する。一方、中央
に直径７簡の貫通穴５′を有する陰極端子５を準備し、
この貫通穴５′に、第４図（ａ）のような一端に深さ５
鴎、幅２１１１１．長さ４〇−の溝部６′を設けた外径
８綱、長さ３７０ｆｉのア／Ｌ／ｌニウム製の陰極集電
体６′を嵌入する。このことにより１第４図（ｂ）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６Ｂとが形成される。この陰極集電体６′
の他端を前記金属繊維１４の円筒内に挿入して陰極端子
５を陰極蓋３に溶接し、陰極端子５の先端から上部穴６
ムと側部穴６Ｂとを介して陰極室内にす）リウ五８を真
空充填して密閉して陰極室構成体とする。次にグラフ１
イトフエμトを半円形の金型に配置し、硫黄な含浸１固
化させて得られた硫黄成型体１０を電槽９内に配置し、
この電槽９を前記陰極室構成体の周囲、を包むように装
着し、陽極蓋４に溶接するとともに底ｌ１１９′を溶接
して陽極室を密閉し、完成電池とする。
ステンレスからなる金属繊維１４としての）工〃トを円
筒形に巻いてパンチングで固定して配する。一方、中央
に直径７簡の貫通穴５′を有する陰極端子５を準備し、
この貫通穴５′に、第４図（ａ）のような一端に深さ５
鴎、幅２１１１１．長さ４〇−の溝部６′を設けた外径
８綱、長さ３７０ｆｉのア／Ｌ／ｌニウム製の陰極集電
体６′を嵌入する。このことにより１第４図（ｂ）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６Ｂとが形成される。この陰極集電体６′
の他端を前記金属繊維１４の円筒内に挿入して陰極端子
５を陰極蓋３に溶接し、陰極端子５の先端から上部穴６
ムと側部穴６Ｂとを介して陰極室内にす）リウ五８を真
空充填して密閉して陰極室構成体とする。次にグラフ１
イトフエμトを半円形の金型に配置し、硫黄な含浸１固
化させて得られた硫黄成型体１０を電槽９内に配置し、
この電槽９を前記陰極室構成体の周囲、を包むように装
着し、陽極蓋４に溶接するとともに底ｌ１１９′を溶接
して陽極室を密閉し、完成電池とする。
第２図（ａ）は本発明の他の実施例のナトリウム−硫黄
電池の要部断面図で、第１図と共通する部分には同じ符
号を付している。第２図（〜のナトリウム−硫黄電池は
、セラミックス織布１２を硫黄成型体１０の内側面に固
定したものである。すなわち、第２図中）のように半円
形に成型した第１の硫黄成型体１０−１は、内側面およ
び側面Ｉｃａ−ア〃ミナ繊維からなるセフミックス織布
１２を加熱下において加圧して固定したものである。こ
の第１の硫黄成型体１０−１に対し、上部に半円形状の
硫黄固化層１５が設けられ、その内側面にも前記セラミ
ックス織布１２を固定し、さらにこの硫黄固化層１５の
部分には外側面にもセフミックス織布１２を固定した第
２の硫黄成型体１０−２を準備する。こうして得られた
第１の硫黄成型体１０−１を陽極室の下部に配し、第２
の硫黄成型体１０−２を陽極室の上部に配して陽極室を
密閉して完成電池とする。
電池の要部断面図で、第１図と共通する部分には同じ符
号を付している。第２図（〜のナトリウム−硫黄電池は
、セラミックス織布１２を硫黄成型体１０の内側面に固
定したものである。すなわち、第２図中）のように半円
形に成型した第１の硫黄成型体１０−１は、内側面およ
び側面Ｉｃａ−ア〃ミナ繊維からなるセフミックス織布
１２を加熱下において加圧して固定したものである。こ
の第１の硫黄成型体１０−１に対し、上部に半円形状の
硫黄固化層１５が設けられ、その内側面にも前記セラミ
ックス織布１２を固定し、さらにこの硫黄固化層１５の
部分には外側面にもセフミックス織布１２を固定した第
２の硫黄成型体１０−２を準備する。こうして得られた
第１の硫黄成型体１０−１を陽極室の下部に配し、第２
の硫黄成型体１０−２を陽極室の上部に配して陽極室を
密閉して完成電池とする。
本発明におけるセフミックス織布１２は充電時に硫黄の
偏析を防止するものであり、硫黄固化層１５は陽極活物
質の利用率を向上させるとともに、多硫化ナトリウムに
よる熱圧接合部の腐食防止を図るものである。
偏析を防止するものであり、硫黄固化層１５は陽極活物
質の利用率を向上させるとともに、多硫化ナトリウムに
よる熱圧接合部の腐食防止を図るものである。
今〜第１図のような本発明電池ムと、第２図のような本
発明電池Ｂと、第３図のような従来電池Ｃとについて、
充放電サイクル試験を行い、陽極活物質の利用率を調査
し、結果を表−１＃こ示す。
発明電池Ｂと、第３図のような従来電池Ｃとについて、
充放電サイクル試験を行い、陽極活物質の利用率を調査
し、結果を表−１＃こ示す。
以下余白
表−１
表−１から、従来電池は３０サイク〜で利用率が７２％
に低下しているのに対し、本発明電池は３０サイクルで
も９４％であった。
に低下しているのに対し、本発明電池は３０サイクルで
も９４％であった。
なお、上記試験は各電池を１０七ρずつ製作してその平
均値を求めたものである。また試験条件は、温度３５０
℃、電流３０ム、放電打ち切り電圧１．ＯＶ、充電打ち
切り電圧５．Ｏｖである。
均値を求めたものである。また試験条件は、温度３５０
℃、電流３０ム、放電打ち切り電圧１．ＯＶ、充電打ち
切り電圧５．Ｏｖである。
次に、これらの電池について、充電打ち切り電圧をλ６
５ｖ、放電深度６０％で１２５サイク〃まで充放電サイ
クル試験を行つたところ、従来電池０の固体電解質管１
は接合部の腐食４セμ、酸化物の付着１セ〜、クツツク
の発生５セｐであったのに対し、本発明電池ム、Ｂは接
合部の腐食が各１七〜、酸化物の付着が各１七μで、残
りの各８七μには異状が認められなかつた。
５ｖ、放電深度６０％で１２５サイク〃まで充放電サイ
クル試験を行つたところ、従来電池０の固体電解質管１
は接合部の腐食４セμ、酸化物の付着１セ〜、クツツク
の発生５セｐであったのに対し、本発明電池ム、Ｂは接
合部の腐食が各１七〜、酸化物の付着が各１七μで、残
りの各８七μには異状が認められなかつた。
発明の効果
実施例において詳述した如く、本発明のすＦリウ五−硫
黄電池は、固体電解質管の陽極室側にセラミックス織布
な配したことにより１陽極活物質の利用率を向上させる
ことができ、陰極室内にフェ〃ト状の金ｇ繊維を配した
ことにより、充放電電流を均一にすることができる。
黄電池は、固体電解質管の陽極室側にセラミックス織布
な配したことにより１陽極活物質の利用率を向上させる
ことができ、陰極室内にフェ〃ト状の金ｇ繊維を配した
ことにより、充放電電流を均一にすることができる。
第１図は本発明のナトリウム−硫黄電池の断面図、第２
図（〜は同地の実施例の要部断面図、第２図中）はその
組立を説明するための図、第３図は従来のナトリウム−
硫黄電池の断面図、第４図は陰極集電体の斜視図である
。 １００．固体電解質管 ２・・・ａ−アルミナリン
グ３・・・陰極！ ４・・・陽極蓋５・・・
陰極端子 ５′・・・貫通穴６′・・・陰極集電
体 ７，１４・・・金Ｊ４繊維１０、１０−１．
１０−２・・・硫黄成型体１２・・・セラミックス織布
１５・・・耐熱材料１５−・硫黄固化層
図（〜は同地の実施例の要部断面図、第２図中）はその
組立を説明するための図、第３図は従来のナトリウム−
硫黄電池の断面図、第４図は陰極集電体の斜視図である
。 １００．固体電解質管 ２・・・ａ−アルミナリン
グ３・・・陰極！ ４・・・陽極蓋５・・・
陰極端子 ５′・・・貫通穴６′・・・陰極集電
体 ７，１４・・・金Ｊ４繊維１０、１０−１．
１０−２・・・硫黄成型体１２・・・セラミックス織布
１５・・・耐熱材料１５−・硫黄固化層
Claims (3)
- （１）ナトリウムイオン伝導性の固体電解質管の上端に
α−アルミナリングがガラス半田接合され、このα−ア
ルミナリングの上面に陰極蓋が熱圧接合され、この陰極
蓋に溶接された陰極端子によって前記固体電解質管内に
陰極室を形成するとともに、前記α−アルミナリングの
下面に陽極蓋が熱圧接合され、この陽極蓋に前記固体電
解質管を下方から被包する如く電槽を溶接し、固体電解
質管と電槽との間隙に陽極室を形成してなるナトリウム
−硫黄電池において、前記陰極室内にフェルト状の金属
繊維を円筒形に配し、かつ前記固体電解質管の外側面に
セラミックス織布を配するとともに、前記陰極端子に貫
通穴を設け、この貫通穴に一端に溝部を設けた陰極集電
体の前記一端を嵌入し、その他端を前記金属繊維の円筒
内に挿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）セラミックス織布がα−アルミナ、珪酸ナトリウ
ム系、α−アルミナ、β−アルミナ、珪酸ナトリウム系
、シリコン、チタン、炭素、酸素系などの耐熱材料で固
体電解質管の外側面に固定されていることを特徴とする
請求項第１項記載のナトリウム−硫黄電池。 - （３）セラミックス織布が縦方向に２分割された硫黄成
型体の内側面と外側面の一部とに固定され、かつ前記硫
黄成型体の一部に硫黄固化層が設けられていることを特
徴とする請求項第１項記載のナトリウム−硫黄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1079489A JPH02257576A (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | ナトリウム―硫黄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1079489A JPH02257576A (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | ナトリウム―硫黄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02257576A true JPH02257576A (ja) | 1990-10-18 |
Family
ID=13691316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1079489A Pending JPH02257576A (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | ナトリウム―硫黄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02257576A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103490102A (zh) * | 2013-10-17 | 2014-01-01 | 上海电气钠硫储能技术有限公司 | 一种钠硫电池的正极 |
| CN103500855A (zh) * | 2013-10-17 | 2014-01-08 | 上海电气钠硫储能技术有限公司 | 一种钠硫电池 |
-
1989
- 1989-03-29 JP JP1079489A patent/JPH02257576A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103490102A (zh) * | 2013-10-17 | 2014-01-01 | 上海电气钠硫储能技术有限公司 | 一种钠硫电池的正极 |
| CN103500855A (zh) * | 2013-10-17 | 2014-01-08 | 上海电气钠硫储能技术有限公司 | 一种钠硫电池 |
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