JPH02284364A - 少なくとも２つのデイスク形個別セルを有する２次電池 - 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】 本発明は、それぞれ固体電解質？含む、少なくとも２つ
のディスク形個別セル會有する２次電池に関する。

従来技術 固体電解質たとえばＮａ　／　Ｓ電池すなわちゼブラ電
池を有する高エネルギー電池は、現在は通常はβＡｌ２
Ｏ３から成るＵ字形電解質を有する円柱状のセルとして
構成されている。このことは、［Ａｎｇｌｉｓ　、　　
Ｂｉｒｎｂｒｅｉｅｒ　、　　Ｈａａｓｅ　：　ＥＴＺ
１４／８７　およびＤｅｌｌ、　Ｂｏｎｅｓ　：　Ｂ。

Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ　　４　（４）　＋　　６１９
（１９８８）Ｊに詳述されている。電池のセルは２つの
極（＋および−）を有しており、この場合、通常はセル
のケーゾングが一方の爆音構成する；他方の極は円柱の
上側端部に中心に絶縁されて、金属セラミック接続体音
用いて、突出されて案内されている。電池においてセル
は、電池の相応の電圧を形成するために、一方のセルの
プラス極の相応の接続により、後続のセルのマイナス極
と直列に接続されている。

高い電力での電池の作動の場合はセルの内部抵抗のため
損失熱が発生する。セルの円筒形状の構造により定めら
れてこの損失熱は、電極全弁してだけ、ハウジング近傍
の電極へ導ひくことができる。中心の電極はここに生ず
る熱會電解質セラミック？介して外側の電極へ導ひいて
さらにここからケー７／グ會介して外部へ導びく必要が
ある。こｎによりセルの内部に温度勾配が生ずる。セル
の熱的な過負荷？回避するために、電力の高さをまたは
冷却空気貫流の持続時間を、電池装置により定められる
温度限界を上回わらないように、選定する必要がある。

発明の解決すべき問題点 本発明の課題は、前述のセルの−様な冷却ケわずかな冷
却構成によりおよび温度勾配の最小化により達成し、こ
の場合、簡単な接続による簡単な電池構造が得られるよ
うに、セルおよび電池全構成することである。

問題点を解決するための手段 この課題は本発明により次のようにして解決されている
、即ち冒頭に述べた少なくとも２つのディスク形個別セ
ルを有する２次電池において、各々の個別セルが、突出
部を有するケーシング壁を少なく１つは有するようにし
、該突出うにし、さらに各２つの隣り合わさ扛た互いに
対向する、２つの個別セルのケーシング壁會、突出部の
少なくとも接触個所において導電的に形成されそれぞれ
異なる極性のための電流導出体として構成したのである
。

本発明の基本は、ケーシング壁を、個別セルの相差らぶ
配置の場合にこれらの間に冷却剤用の通路が形成される
ように、構成した点にある。

冷却剤としては例えば空気ｌたは冷却流体が用いられる
。冷却空気はファンによりまたは送風機により発生でき
る。直列接続により２次電池の著しく簡単な構成が得ら
れる。個別セルの電圧の所望の倍数は相応の個数の個別
セルの相互配置によジ得られる。ケーシングは例えば金
属から構成される。個別セルの相互配列により個別セル
は電気的に直列に接続される。そのためケーシング壁は
個別セルの成層体の端部において異なる極性を導ひく。

端部において個別セル紺するために、各々の個別セルに
２つの互いに対向するケーシングに突起を設けると好適
である。ディスク形の即ちフラットな個別セルはフラッ
トな即ちディスク形状の電解質會含む。これらは絶縁性
の縁を有し、ここに両方のキャップ状の個別セルケーシ
ング壁が取り付けられる。

絶縁性の縁のロッドにより少なくとも、個別セルの両方
のケーシング壁が互いに絶縁されそのため完全に金属か
ら構成できる。そのためフラットな個別セルは、これら
が冷却路用の突出部會有する時は、密にかつスペースが
節約されて組み立てら詐る。

有利にケーシング壁は、製造技術的に簡単に製造できる
平行に走行する波形の隆起ケ有する。

波形の隆起が個別セルの、２つの互いに反対側の上で、
異なる高さおよび等しい波幅を有するようにすると好適
である。そのため隣り合う個別セルの壁の互いに接触す
る個所は低い接触抵抗しか有せず、そのため高い電流の
場合に電流熱損失に関連して有利である。

本発明は請求項５〜１５に示されたように構成すること
ができる。

フラットなセルは前記の刊行物から公知である；前記刊
行物においてフラットなセルが、固定電解質を有する２
次セル（Ｎａ　／　Ｓセル）の基本構成を示すために、
既に用いられているが、しかし異外なことには実際の適
用に対しては円筒形セルだけしか開発されていない。こ
のことは個別セルの場合はいっそうわずかな開発費用に
より正当化されるが、しかし電池の場合はこのことは上
述の欠点となる。

本発明により、個別セルに対する要求も個別セルから成
る電池に対する要求も充足するセル構造が提供される。

実施例の説明 次に本発明の実施例を図面を用いて説明する。

個別セル１は平らに即ちディスク形に形成されていて、
平らな例えば平面のディスクの形に構成された固体電解
質２を有する。固体電解質２は、ナトリウムイオン導電
性のβ酸化アルミニウムから構成されている。固体電解
質の両側にケーシング部４．５が設けられている。ケー
シング部は金属から構成さ扛ておりそれらの両縁で縁３
と結合されている。この縁３により即ち縁３のストリッ
プにより金属部４と５と）１互いに電気的に絶縁されて
いる。ケーシング部４゜５は個別セル１のそれぞれ電極
および一％を構成する。金属部４は平らなディスクとし
て構成されていてさらに平らなケーシング壁ケ有する。

ケーシング部５は突出部６を有しており、それらの外側
端部は仮想の詳細には図示されていない平面に接する。

突出部６は、ケーシング部５のケーシング壁７の波形体
上に位置する。固体電解質２とケーシング部４，５との
間に中空空間８，９が延在する。この中空空間は正の電
極の物質と負の電極の物質を収容する；例えばナトリウ
ムを負の電極として収容し、塩化ニッケル？正の電極と
してかつゼブラセルの場合は付加的な電解質ＮａＡｌ　
Ｃ１４と共に収容する。ケーシング部はキャップ状に構
成することも可能であり、この場合は両ケーシング部の
少くとも一方において、平行に設けられる波形体ケ有す
る波形表面ケ有する。

個別セル１のケーシング部４が平らなケージ路を形成す
る。この通路の中全冷却剤友とえば空気が貫流できる。

同時に一方の個別セルの正の極と他方の個別セルの負の
極とが互いに導電接続され、その結果これらの個別セル
は電気的に直列に接続される。

個別セルの両方のケーシング部が即ち子種および一極が
波形表面を有するようにしても、有利である。この構成
の電池が第２図に示されている。それぞれ同じ固体電解
質２を含む個別セル１０，１１．１２は、２つの互いに
反対側のケーシング側でそれぞれ波形ケーシング壁１３
゜１４を有する。これらのケーシング壁の波の間隔に同
じであるが波の高さは通常は異なる。３つの個別セル１
０，１１．１２は１つの成層体へ１とめられており、こ
の場合、隣り合う個別セル１ｏ、ｉｉおよび１１，１２
のケーシング壁１３．１４は、相互の間の通路１５の形
成の下に、それぞれ接触している。通常は一極の波の高
さに即ちケーシング壁１３の波の高さは、ケーシング壁
１４の波の高さよりも低い。

セル１０，１１．１２の並置は、水平に即ち横にセル１
０，１１．１２’ｅ並べることも、垂直に即ち縦にセル
を並べることもできる。セルの並置の場合、第１のセル
の一方のケーシング部の波形体が後続のセルの他方のケ
ーシング部の波形体の中へ係合する。両方の波形体の高
さを異なるようにすることにより通路１５が形成される
。この通路が冷却剤の例えば冷却空気の案内のために用
いられる。さらにこの並置によりセル１０，１１．１２
の直列接続が直接得られる。セル成層体は、セルからセ
ルへの接触抵抗を最小にするために、絶縁だけがなされ
て機緊締さ 械的にメーＬ７Ｊｅ−ＡＰχ−＆−Ｊｌれる。付加的に
、何個の端子の螺合、溶接またはろう付けにより所望の
接続を実施することも、もちろん可能である。

一方のケーシング部４の表面がフラットで他方のケーシ
ング部５０表面が波形の場合も、全く同様に実施される
。第１のセルのフラットな側が、後続のセルの波形の側
へ並置されることにより、直列接続が、冷却空気案内路
の同時の形成の下に、得られる。

両方の変形実施例の場合に個々のセルは両側で、案内さ
れる冷却空気により冷却されるためセル内の温度勾配は
最小にされる。電池における個別セルの成層化によりさ
らに自動的に、個別セルの電圧から実際に適した電圧を
−ゼブラセルの場合はＮａ　／　ＮｉＣ１□では休止電
圧２．５９ｖ’ｌ−発生するために、いくつでも必要と
されるだけの直列接続体が形成できる。

個別セルの幾何学的形状ケ円形、正方形’Ｅ７ｔは長方
形にすることも、即ち広幅側を円形、正方形または長方
形にすることもできる。正方形セル１７ｃに長方形セル
の場合は、平行に設けられる全部の通路を同じ長さにし
て同じ空気抵抗を有するようにさ扛る。円形セルの場合
は通路は、縁の方へ進むにつれて次第に短かくする。

そのため空気抵抗は、幾何学寸法が同じ場合は、壕す１
す小さくなる。しかし円形セルの場合は損出電力の発生
は中心が最大である。そのため円形セルの場合は、通路
が縁へ近つくにつれて通路断面積が次第に小さくなるよ
うに選定さ６利であることが示されている。

さらにケーシング部の形状は必ずしも波形にする必要は
ない。台形または長方形のブリッジも、複数個のセルの
並置の場合に冷却路が形成されてかつ自動的に直列接続
体が実施される限り、同じ目的を充足する。

ケーシング部の上における不規則な隆起も、例えば折υ
返しまたは円圧状の隆起−これがセルの並置の場合に直
列接続体を形成しさらに空気案内用の中空全形成する−
も適している。

−船釣に、ケーシング部における突起または隆起とは、
セルの並置の場合に冷却剤の案内に用いられる空間を形
成し、さらにケーシング壁の一体部分ではないスペーサ
部材も挿入できるような全部の構成のことである。この
棟のスペーサ部材は力ばめまたは形状ばめによりケーシ
ング部に取り付けることができる。この場合、個別セル
から生ずる熱はケーシング壁？介して一部は冷却剤へ直
接溝びか扛一部はスペーサ部材ケ介して冷却剤へ導ひか
れる。

第１図は本発明の個別セルの断面図、第２図は側面によ
り直列に配置された複数個の個別セルの部分断面図を示
す。

１・・・個別セル、２・・・固体電解質、３・・・縁、
４．５・・・ケーシング部、６・・・突起、７・・・ケ
ーシング壁、８，９・・・中空、１０，１１．１２・・
・個別セル、１３．１４・・・ケーシング壁、１５・・
・通路 この場合たとえば冷却ｆｆ；／、Ｆｆ中での温度全調整
により一定に維持することにより、単位時間あたりの冷
却剤容積全発生損失熱へ適合調整することができる。

発明の効果 本発明により個々セルの冷却が簡単に行なえるため放熱
効果の良い、かつ任意の電圧が簡単に形成できる２次電
池が提供される。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも２つのデイスク形個別セルを有する２次
   電池において、各々の個別セル（１、１０、１１、１２
   ）が、突出部（６）を有するケーシング壁（７、１４）
   を少なく１つは有するようにし、該突出部は、隣り合う
   個別セル（１１、１２）のケーシング壁において、冷却
   剤のための通路（１５）の形成の下に当接するようにし
   、さらに各２つの隣り合わされた互いに対向する、２つ
   の個別セル（１０、１１、１２）のケーシング壁（１３
   、１４）が、突出部の少なくとも接触個所において導電
   的に形成されそれぞれ異なる極性のための電流導出体と
   して構成されていることを特徴とする少なくとも２つの
   デイスク形個別セルを有する２次電池。 ２、ケーシング壁（４、５；１３、１４）が金属から構
   成されている請求項１記載の２次電池。 ３、各個別セルが２つの互いに反対側の、突出部を有す
   るケーシング壁（１３、１４）を有するようにした請求
   項１又は２記載の２次電池。 ４、ケーシング壁（１３、１４）が平行に走行する波形
   の隆起を有するようにした請求項１から３までのいずれ
   か１項記載の２次電池。 ５、ケーシング壁が平行に走行する台形状の隆起を有す
   るようにした請求項１から３までのいずれか１項記載の
   ２次電池０ ６、ケーシング壁が平行に走行する長方形の隆起を有す
   るようにした請求項１から３までのいずれか１項記載の
   ２次電池。 ７、ケーシング壁が不規則な形状の隆起を有するように
   した請求項１から３までのいずれか１項記載の２次電池
   。 ８、個別セル（１、１０、１１、１２）が、それらの広
   幅面において長方形であるようにした請求項１から７ま
   でのいずれか１項記載の２次電池。 ９、個別セル（１、１０、１１、１２）が、それらの広
   幅面において、正方形であるようにした請求項１から８
   までのいずれか１項記載の２次電池。 １０、個別セル（１、１０、１１、１２）がそれらの広
   幅面において円形であるようにした請求項１から８まで
   のいずれか１項記載の２次電池。 １１、円形の個別セルの場合は、商である通路長さ／通
   路幅が、全部の通路に対して等しいようにした請求項１
   ０記載の２次電池。 １２、互いに相並らぶ個別セル（１０、１１、１２）が
   絶縁状態で緊締されるようにした請求項１から１２まで
   のいずれか１項記載の２次電池。 １３、相並らぶ配置および緊締による機械的加圧にさら
   に付加的に、個別セルを正、負の極において、ろう付け
   された、溶接されたまたは機械的に取り付けられた接続
   体により、接続した請求項１から１２までのいずれか１
   項記載の２次電池。 １４、成層化の場合に個別セル（１０、１１、１２）が
   、電池の中で水平に配置されるようにした請求項１から
   １３までのいずれか１項記載の２次電池。 １５、成層化の場合に個別セル（１０、１１、１２）が
   電池の中で垂直に配置されるようにした請求項１から１
   ４までのいずれか１項記載の２次電池。