JPH0428169A - ナトリウム―硫黄電池に用いられる高抵抗層の形成方法 - Google Patents
ナトリウム―硫黄電池に用いられる高抵抗層の形成方法Info
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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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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
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−硫黄電池に係り、特に正極室の
構造に関するものである。
構造に関するものである。
（従来の技術）
ナトリウム−硫黄電池は負極活物質であるナトリウムと
正極活物質である硫黄とをβ−アルミナ、β“−アルミ
ナなどのナトリウムイオン伝導性固体電解質により分離
し、３００〜３５０°Ｃの高温で作動させる密閉型高温
二次電池である。
正極活物質である硫黄とをβ−アルミナ、β“−アルミ
ナなどのナトリウムイオン伝導性固体電解質により分離
し、３００〜３５０°Ｃの高温で作動させる密閉型高温
二次電池である。
この電池においては電池放電時には負極活物質であるナ
トリウムがナトリウムイオンとなって外部回路に電子を
放出し、それと同時にナトリウムイオンが固体電解質を
通って移動して正極活物質の硫黄と反応、多硫化ナトリ
ウムが形成される。
トリウムがナトリウムイオンとなって外部回路に電子を
放出し、それと同時にナトリウムイオンが固体電解質を
通って移動して正極活物質の硫黄と反応、多硫化ナトリ
ウムが形成される。
電池充電時には放電時と逆の過程を経て正極側から電子
が放出され、外部回路より印加される電圧により固体電
解質管を通って正極側から負極側へ流入するナトリウム
イオンを中性化することにより、電気エネルギーが化学
エネルギーに変換される。
が放出され、外部回路より印加される電圧により固体電
解質管を通って正極側から負極側へ流入するナトリウム
イオンを中性化することにより、電気エネルギーが化学
エネルギーに変換される。
そこで、上記の電池放電時、または充電時に行われる電
池反応において、正極での硫黄原子あるいは多硫化ナト
リウムと外部回路との電子の交換を円滑に行うことは正
極における内部抵抗を低く抑えるために考慮すべき問題
点である。そのため、ナトリウム−硫黄電池においては
従来より、正極室に黒鉛や炭化フェルト等の硫黄や多硫
化物に対する耐腐食性が高く、かつ電子伝導性の良好な
多孔性電子伝導材を配し、これを集電体として正極活物
質との接触面積を大きくし、かつ接触抵抗を小さくする
ことで内部抵抗の低減を図っている第５図はこのナトリ
ウム−硫黄電池の従来構造を示す図で、この図において
固体電解質管（１）の内側はナトリウムの充填された負
極室（３）で外側はグラファイトなどの多孔性電子伝導
材（５）に含浸された硫黄が充填された正極室（４）で
ある。固体電解質管（１）の上端にはα−アルミナ製の
絶縁体リング（２）がガラス半田により接合されて、正
極室（４）と負極室（３）との絶縁を行っている。
池反応において、正極での硫黄原子あるいは多硫化ナト
リウムと外部回路との電子の交換を円滑に行うことは正
極における内部抵抗を低く抑えるために考慮すべき問題
点である。そのため、ナトリウム−硫黄電池においては
従来より、正極室に黒鉛や炭化フェルト等の硫黄や多硫
化物に対する耐腐食性が高く、かつ電子伝導性の良好な
多孔性電子伝導材を配し、これを集電体として正極活物
質との接触面積を大きくし、かつ接触抵抗を小さくする
ことで内部抵抗の低減を図っている第５図はこのナトリ
ウム−硫黄電池の従来構造を示す図で、この図において
固体電解質管（１）の内側はナトリウムの充填された負
極室（３）で外側はグラファイトなどの多孔性電子伝導
材（５）に含浸された硫黄が充填された正極室（４）で
ある。固体電解質管（１）の上端にはα−アルミナ製の
絶縁体リング（２）がガラス半田により接合されて、正
極室（４）と負極室（３）との絶縁を行っている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上記従来の正極室の構造では固体電解質
管（１）の表面と多孔性電子伝導材（５）とが接触して
いるため、充電時に固体電解質管（１）の表面に絶縁性
の硫黄原子が析出し、多硫化ナトリウムの硫黄モル比が
５．５以上となるまで充電を行えず、充電回復性が低下
するという問題点があった。
管（１）の表面と多孔性電子伝導材（５）とが接触して
いるため、充電時に固体電解質管（１）の表面に絶縁性
の硫黄原子が析出し、多硫化ナトリウムの硫黄モル比が
５．５以上となるまで充電を行えず、充電回復性が低下
するという問題点があった。
この問題点は多孔性電子伝導材（５）と多硫化ナトリウ
ムの濡れ性が十分に大きくない場合や、高率充放電時に
はとくに顕著であり、活物質の利用効率に制限を与える
ことになる。
ムの濡れ性が十分に大きくない場合や、高率充放電時に
はとくに顕著であり、活物質の利用効率に制限を与える
ことになる。
（課題を解決するための手段）
本発明は上記の点に鑑み、充電時における固体電解質付
近の硫黄原子の析出を抑制して正極活物質の充電回復性
を高め、さらに充電により正極活物質の体積が減少して
も固体電解質管の上方にまで均一、かつスムーズに正極
活物質がゆきわたり、固体電解質管にひずみがかからな
いようにすることを目的としてなされたもので、固体電
解質管と正極室に充填された多孔性電子伝導材との間に
、前記固体電解質管の長さ方向に配向する絶縁性短繊維
を含有する高抵抗層を設けたことを特徴とするものであ
る。
近の硫黄原子の析出を抑制して正極活物質の充電回復性
を高め、さらに充電により正極活物質の体積が減少して
も固体電解質管の上方にまで均一、かつスムーズに正極
活物質がゆきわたり、固体電解質管にひずみがかからな
いようにすることを目的としてなされたもので、固体電
解質管と正極室に充填された多孔性電子伝導材との間に
、前記固体電解質管の長さ方向に配向する絶縁性短繊維
を含有する高抵抗層を設けたことを特徴とするものであ
る。
（実施例）
以下、本発明を図示のナトリウム−硫黄電池を実施例と
して説明する。
して説明する。
第１図は本発明の実施例であるナトリウム−硫黄電池の
断面図、第２図は第１図の要部拡大図で第５図と同一部
材は同一符号で示されている。
断面図、第２図は第１図の要部拡大図で第５図と同一部
材は同一符号で示されている。
この第１図及び第２図において、固体電解質管（１）の
正極室側表面と、多孔性電子伝導材（５）との間の符号
（６）で示す層はガラスやアルミナなどの絶縁性短繊維
が正極活物質と混合されて形成された高抵抗層で、この
層内部で絶縁性短繊維は固体電解質管（１）の長さ方向
に配向している。
正極室側表面と、多孔性電子伝導材（５）との間の符号
（６）で示す層はガラスやアルミナなどの絶縁性短繊維
が正極活物質と混合されて形成された高抵抗層で、この
層内部で絶縁性短繊維は固体電解質管（１）の長さ方向
に配向している。
このような高抵抗層（６）は第３図に示すように正極活
物質を含浸、固化した多孔性電子伝導材（５）で、正極
室の形状に合致した円筒を縦割り数分割した形状のもの
の凹部表面に凸状ノズルを用いて一方向に短繊維を含有
した溶融活物質を塗布することで、直接多孔性電子伝導
材（５）に形成することができる。また、第４図に示す
ように巾の広いノズル先端部を用いて一方向に短繊維が
配向するシート状の高抵抗層（６）をまず形成し、固体
電解質管（１）に巻回して正極室（４）内に組み込んで
もよい。この第４図に示す手段によれば、高抵抗層（６
）の短繊維密度は内側、即ち固体電解質管（１）側はど
密で、外側はど粗となる。そして、本発明の高抵抗層（
６）に絶縁性の短繊維や粉末だけでなく導電性の短繊維
や粉末などを適量混入して抵抗値を調整することも可能
である。
物質を含浸、固化した多孔性電子伝導材（５）で、正極
室の形状に合致した円筒を縦割り数分割した形状のもの
の凹部表面に凸状ノズルを用いて一方向に短繊維を含有
した溶融活物質を塗布することで、直接多孔性電子伝導
材（５）に形成することができる。また、第４図に示す
ように巾の広いノズル先端部を用いて一方向に短繊維が
配向するシート状の高抵抗層（６）をまず形成し、固体
電解質管（１）に巻回して正極室（４）内に組み込んで
もよい。この第４図に示す手段によれば、高抵抗層（６
）の短繊維密度は内側、即ち固体電解質管（１）側はど
密で、外側はど粗となる。そして、本発明の高抵抗層（
６）に絶縁性の短繊維や粉末だけでなく導電性の短繊維
や粉末などを適量混入して抵抗値を調整することも可能
である。
なお、ナトリウム−硫黄電池の固体電解質管（１）の内
側が正極室、外側が負極室のタイプの電池では高抵抗層
（６）は固体電解質管（１）の内表面と多孔性電子伝導
材の間に形成すべきことは言うまでもない。
側が正極室、外側が負極室のタイプの電池では高抵抗層
（６）は固体電解質管（１）の内表面と多孔性電子伝導
材の間に形成すべきことは言うまでもない。
（作用及び効果）
このように構成されたものは固体電解質管（１）と多孔
性電子伝導材（５）との間に上下方向に配向する絶縁性
の短繊維を含有する高抵抗層（６）を配しているので、
固体電解質管（１）の表面と電子伝導材（５）との間の
電子移動が遮断されてこの付近での充電反応による硫黄
原子の生成反応を抑制し、固体電解質管（１）の表面が
絶縁性の硫黄膜で覆われることなく充電が深く進行する
。そして、高抵抗層（６）の含有する短繊維が電池の上
下方向、即ち固体電解質管（１）の長さ方向に配向して
いるため充電により正極活物質の体積が減少しても固体
電解質管（１）上方まで均一、かつスムーズに正極活物
質がゆきわたるので、固体電解質管（１）に活物質の増
減によるひずみがかかることがない。さらに、このよう
に短繊維が配向していると高抵抗層（６）と固体電解質
管（１）との接触が密接になり、内部抵抗が低減するた
め、充放電特性が良好になる。
性電子伝導材（５）との間に上下方向に配向する絶縁性
の短繊維を含有する高抵抗層（６）を配しているので、
固体電解質管（１）の表面と電子伝導材（５）との間の
電子移動が遮断されてこの付近での充電反応による硫黄
原子の生成反応を抑制し、固体電解質管（１）の表面が
絶縁性の硫黄膜で覆われることなく充電が深く進行する
。そして、高抵抗層（６）の含有する短繊維が電池の上
下方向、即ち固体電解質管（１）の長さ方向に配向して
いるため充電により正極活物質の体積が減少しても固体
電解質管（１）上方まで均一、かつスムーズに正極活物
質がゆきわたるので、固体電解質管（１）に活物質の増
減によるひずみがかかることがない。さらに、このよう
に短繊維が配向していると高抵抗層（６）と固体電解質
管（１）との接触が密接になり、内部抵抗が低減するた
め、充放電特性が良好になる。
また、第４図に示したように高抵抗層（６）をあらかし
めシート状に形成し、固体電解質管（１）に巻回して正
極室（４）に組み込んだ場合には高抵抗層（６）の短繊
維密度が内側はど密、外側はど粗となって抵抗が外側は
ど小さくなるため、多孔性電子伝導材（５）との間の界
面分極抵抗係数を小さくしてこの界面での局所的な電気
化学反応の進行を抑制することができる。
めシート状に形成し、固体電解質管（１）に巻回して正
極室（４）に組み込んだ場合には高抵抗層（６）の短繊
維密度が内側はど密、外側はど粗となって抵抗が外側は
ど小さくなるため、多孔性電子伝導材（５）との間の界
面分極抵抗係数を小さくしてこの界面での局所的な電気
化学反応の進行を抑制することができる。
以上に説明したとおり、本発明のものは充放電深度を向
上し、かつ固体電解質表面の活物質による浸潤を良好に
保つことのできるナトリウム−硫黄電池として従来の問
題点を一掃し、産業の発展に寄与するところは極めて大
きいものである。
上し、かつ固体電解質表面の活物質による浸潤を良好に
保つことのできるナトリウム−硫黄電池として従来の問
題点を一掃し、産業の発展に寄与するところは極めて大
きいものである。
第１図は本発明の実施例であるナトリウム−硫黄電池の
断面図、第２図は第１図の要部拡大図、第３図及び第４
図はそれぞれ本発明の高抵抗層を形成する方法を説明す
るだめの図、第５図は従来例であるナトリウム−硫黄電
池の断面図である。 （１）：固体電解質管、（３）：負極室、（４）：正極
室、（５）：多孔性電子伝導材、（６）：高抵抗層。
断面図、第２図は第１図の要部拡大図、第３図及び第４
図はそれぞれ本発明の高抵抗層を形成する方法を説明す
るだめの図、第５図は従来例であるナトリウム−硫黄電
池の断面図である。 （１）：固体電解質管、（３）：負極室、（４）：正極
室、（５）：多孔性電子伝導材、（６）：高抵抗層。
Claims (1)
- 固体電解質管（１）と正極室（４）に充填された多孔性
電子伝導材（５）との間に、前記固体電解質管（１）の
長さ方向に配向する絶縁性短繊維を含有する高抵抗層（
６）を設けたことを特徴とするナトリウム−硫黄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2131990A JP2667551B2 (ja) | 1990-05-22 | 1990-05-22 | ナトリウム―硫黄電池に用いられる高抵抗層の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2131990A JP2667551B2 (ja) | 1990-05-22 | 1990-05-22 | ナトリウム―硫黄電池に用いられる高抵抗層の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0428169A true JPH0428169A (ja) | 1992-01-30 |
| JP2667551B2 JP2667551B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=15070977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2131990A Expired - Fee Related JP2667551B2 (ja) | 1990-05-22 | 1990-05-22 | ナトリウム―硫黄電池に用いられる高抵抗層の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2667551B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6288281A (ja) * | 1985-10-15 | 1987-04-22 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | ナトリウム−硫黄電池 |
| JPH01253171A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-09 | Ngk Insulators Ltd | ナトリウム−硫黄電池 |
-
1990
- 1990-05-22 JP JP2131990A patent/JP2667551B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6288281A (ja) * | 1985-10-15 | 1987-04-22 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | ナトリウム−硫黄電池 |
| JPH01253171A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-09 | Ngk Insulators Ltd | ナトリウム−硫黄電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2667551B2 (ja) | 1997-10-27 |
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