JPH0378974A - ナトリウム―硫黄電池用ベータアルミナ管の焼成方法 - 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−硫黄電池用ベータアルミナ管の焼
成方法に係り、更に詳しくは、ベータアルミナ管成形体
の構成成分で−あるＮａｔ　Ｏの揮散を防止しつつ、作
業効率をアップしたナトリウム−硫黄電池用ベータアル
ミナ管の焼成方法に関する。

［従来の技術］ ナトリウム−硫黄電池は、一方に陰極活物質である溶融
金属ナトリウム、他方には陽極活物質である溶融硫黄を
配し、両者をナトリウムイオンに対して選択的な透過性
を有するベータアルミナ固体電解質で隔離し、３００〜
３５０℃で作動させる高温二次電池である。

このようなナトリウム−硫黄電池の構成は、例えば第２
図に示すように、陽極活物質である溶融硫黄Ｓを含浸し
たカーボンフェルト等の陽極用導電材ｌを収容する円筒
状の陽極容器２と、該陽極容器２の上端部と例えばアル
ファアルミナ製の絶縁体リング３を介して連結され、且
つ溶融金属ナトリウムＮａを貯留する陰極容器４と、前
記絶縁体リング３の内周部に接合され、且つナトリウム
イオンＮａ”″を選択的に透過させる機能を有する有底
円筒状のベータアルミナ管５とからなっている。また、
前記陰極容器４の上蓋６の中央部には、陰極容器４を通
して下方向にベータアルミナ管５の底部付近まて延びた
陰極管７が貫通支持されている。

以上のような構成を有するナトリウム−硫黄電池におい
て、放電時には溶融金属ナトリウムは電子を放出してナ
トリウムイオンとなり、これかベータアルミナ固体電解
質中を透過して陽極側に移動し、陽極の硫黄と外部回路
を通ってきた電子と反応して多硫化ナトリウムを生成し
、２ｖ程度の電圧を発生する。充電時には放電とは逆に
多硫化ナトリウムよりナトリウム及び硫黄の生成反応か
起こる。

このようにナトリウム−硫黄電池において、ベータアル
ミナ管は極めて重要な役割を果たしているものであるか
、このベータアルミナ管の製造方法、特にその焼成工程
は歩留りが悪く、難しいものであることが知られている
。

これは、ベータアルミナ管成形体を焼成するに際し、焼
成中にベータアルミナ管に含まれるＮａ２Ｏが飛散し、
ベータアルミナ管のイオン伝導性の低下、およびその機
械的強度の低下をもたらすからである。

そこで従来、ナトリウム−硫黄電池用の有底円筒状ベー
タアルミナ管成形体を焼成する場合、アルミナ、マグネ
シア、スピネル等の容器（クルージプル）を焼成すべき
ベータアルミナ管成形体の外周側から覆い（被せ）、容
器内をアルカリ性雰囲気としベータアルミナ管からのＮ
ａ、Ｏの飛散を極力抑えながら焼成することが行なわれ
ている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような方法ではベータアルミナ管成
形体を１本づつ容器で覆って焼成しているため、作業効
率が悪く、またアルミナ、マグネシア、スピネル等の容
器は高価であり、１本づつ容器で覆うことはコスト高と
なる。

［課題を解決するための手段］ そこで、本発明者は、上記従来の焼成方法における問題
を解決し長期間の使用に耐え、且つ作業効率を上げるこ
とができる焼成方法を開発すべく、種々検討を重ねた結
果、本発明を完成したものである。

即ち、本発明によれば、ナトリウム−硫黄電池用の有底
円筒状ベータアルミナ管成形体を焼成するに当り、該ベ
ータアルミナ管成形体を複数本２列以下に並列配置し、
その外周側から該ベータアルミナ管成形体に近接して、
材質がアルミナ、マグネシアまたはスピネルからなる容
器にて覆った後、焼成することを特徴とするナトリウム
−硫黄電池用ベータアルミナ管の焼成方法、が提供され
る。

［作用］ 本発明では、有底円筒状ベータアルミナ管成形体を焼成
するに当り、ベータアルミナ管成形体の複数本を１列ま
たは２列に並列配置し、その外周側からベータアルミナ
管成形体に近接し容器にて覆うことを特徴とする。

このようにベータアルミナ管成形体を２列以下に並列配
置することにより、多数のベータアルミナ管成形体を一
つの容器にて覆うことができるとともに、容器外部から
のベータアルミナ管成形体への熱伝達にムラが生じず、
従って多数のベータアルミナ管成形体に対しても１本づ
つ容器で覆って焼成したときと同様、均一に焼成するこ
とができる。

ベータアルミナ管成形体の並列配置方法は、１列が好ま
しいが、２列であってもよい。１列の場合、例えば第１
図（ａ）に示すように、５本のベータアルミナ管成形体
１０を１列に配置し、その外周より容器１１にて覆う。

また２列に並列配置する場合、第１図（ｂ）に示すよう
に、１列目の成形体の中間位置に２列目の成形体が配置
されるようにすると熱伝達にムラがなく、好ましい。

材質がアルミナ、マグネシアまたはスピネルからなる容
器の形状としては特に限定はされないが、２列以下に並
列配置した多数のベータアルミナ管成形体を覆うため、
断面が角形の有底筒状体（鞘）が好ましく用いられる。

このように角型容器を用いると、焼成炉内に多く詰める
ことができ、量産化によるコスト減が達成できる。さら
に、ベータアルミナ管成形体を容器内に配置する際の作
業性の向上のため、角形筒状体を上下２段に分離できる
構造とすることが好ましい。

容器の材質としては、アルミナ、マグネシアまたはスピ
ネルが好ましい。これらの材質のものを用いた場合には
、焼成に際して容器内がアルカリ雰囲気となりベータア
ルミナ管成形体からのＮａ２Ｏの飛散が抑制される。

次に、ベータアルミナ管成形体の焼成に際しては、２列
以下に並列配置した成形体の外周側からアルミナ等から
なる容器により覆うのであるが、ベータアルミナ管成形
体と容器とは近接して配置され、その間隔は約２〜５ｍ
ｍ程度が好ましい。

間隔が大きくなり過ぎると、ベータアルミナ管成形体か
らのＮａ２Ｏの揮散が増大する。また、ベータアルミナ
管成形体同士の間隔も約２〜５　ｍ　ｍ程度が好ましい
。

上記のように、２列以下に並列配置したベータアルミナ
管成形体の外周側から容器にて覆った後焼成することに
よりベータアルミナ管が製造されるが、その焼成は電気
炉又はガス炉により約１５５０〜１６５０°Ｃの範囲に
制御され、約０．５〜１時間行なわれる。

［実施例コ 以下、本発明を実施例に基きさらに詳細に説明するが、
本発明はこれら実施例に限られるものではない。

（実施例） 純度９９．９％のマグネシアで作製した横６０■、幅１
５５■、高さ２４０■の庭付角型容器に、外径２５ｍｍ
φ、全長２１０ｍｍの有底筒状ベータアルミナ成形体９
本を、開放端側を下にして千鳥に２列配置し、容器と同
材質のマグネシアの蓋で覆った。焼成炉は有効容積０．
５１１３のガス窯を用い、上記のマグネシア角型容器を
横３列、縦６列の計１８容器を設置し、１６１０’Ｃで
３０分間保持し焼成を行なった。

焼成後のベータアルミナ管を観察したところ、切れ等の
欠陥はなく、また寸法特性、特に反りは認められなかっ
た。さらに、ベータアルミナ管中央部からｉｏｍｓ角切
り出し、アルキメデス法で測定した嵩密度は３　、２３
０　ｇ／ｃｍｆｆ（ｎ　＝　３　）であり、同じく中央
部から切り出した２３ｍｍφｘｌＯａｍ（長さ）の輪切
品を、島津製作所製オートグラフにてクロスヘツド０　
、５　ｍｍ／ｓｉｎの条件で測定した圧環強度は２９５
ＭＰａ　（ｎ＝５）であって。

１本づつ容器て覆って焼成したベータアルミナ管と同等
の特性を有するものであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるベータアルミナ管成形体の並列
配置方法を示す平面図で、（ａ）は１列の場合、（ｂ）
は２列の場合を示す。第２図はナトリウム−硫黄電池の
断面構成図である。 １０・・・ベータアルミナ管成形体、１１−・・容器。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のナトリウム−硫黄電池用
ベータアルミナ管の焼成方法によれば、ベータアルミナ
管成形体を２列以下に並列配置し、それをアルミナなど
の材質の容器にて覆った後焼成しているため、Ｎａ、０
の揮散防止が可能となりベータアルミナ管の品質が安定
する他、大型の好ましくは角型容器に多数のベータアル
ミナ管成形体を入れ焼成できるため、詰め数の増加およ
び作業効率が向上し、その結果ベータアルミナ管の製造
コストを大幅に低減することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ナトリウム−硫黄電池用の有底円筒状ベータアル
   ミナ管成形体を焼成するに当り、該ベータアルミナ管成
   形体を複数本２列以下に並列配置し、その外周側から該
   ベータアルミナ管成形体に近接して、材質がアルミナ、
   マグネシアまたはスピネルからなる容器にて覆った後、
   焼成することを特徴とするナトリウム−硫黄電池用ベー
   タアルミナ管の焼成方法。