JPH0454351B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はナトリウムイオウ電池用正極構造体の
製造方法に関する。

ナトリウムイオウ電池においては、固体電解
質、典型的にはベータアルミナが負極を形成する
溶融ナトリウムをイオウ／多硫化ナトリウムの正
極反応物から分離している。電池の放電の場合ナ
トリウムは固体電解質の負極界面で電子を放棄
し、こうしてナトリウムイオンが電解質を通して
電解質の反対側面に隣接した正極中へ送られる。
電子はナトリウムを通して負極集電器へ送られ、
次いで外部回路を回つて電池の正極領域にある正
極集電器へ送られる。電子はこの正極集電器から
固体電解質の表面に隣接する正極領域へ通つて行
かねばならない；ここでそれらはイオウと反応し
て硫化物イオンを形成する。硫化物イオンおよび
ナトリウムイオンが多硫化物を形成する。溶融イ
オウの電子伝導性は低くしたがつて正極領域を繊
維質のカーボンまたはグラフアイト材料で所要の
電子伝導性を与えるように詰めるのが実際上の手
段であり、この際その繊維質材料はそれを通して
正極反応物が移動しうるマトリツクスを形成す
る。

ナトリウムイオウ電池は通常管状のものであり
かつそれらは中心がナトリウムである電池として
公知の種類のものであつてもよく、この場合ナト
リウムは電解質チユーブの内側にありかつ正極領
域は電解質チユーブの外表面と、電池ハウジング
の一部を構成または形成しうる管状集電器との間
に横たわる。また一方その電池は中心がイオウで
ある電池として公知のタイプのものであつてもよ
く、この場合ナトリウムは電解質チユーブの外側
にありかつ正極反応物は電解質チユーブの内面と
中心の集電棒またはチユーブとの間の環状領域中
にある。これらの構造のそれぞれにおいて、その
正極領域は環状のものである。正極領域での電子
伝導性詰め物材料としてグラフアイトフエルトを
使用するのが実際的なことであつた。このような
フエルトは例えば環状のエレメントに形成され、
これが正極領域中へ軸方向に詰められ、そののち
にそのフエルトがイオウで含浸された。例えばま
た英国特許第1472975号および米国特許第4052535
号明細書から、正極マトリツクスを予備形成され
たエレメントから造り上げることが知られてお
り、その際そのエレメントは液体イオウで含浸し
ながら圧縮されかつそれらが電池の環状領域中に
適合しうるように圧縮しながら冷却することによ
つて形造られているものである。電池が運転温度
へ昇温されたとき、イオウが溶融しかつ圧縮され
た繊維質材料が集電器および電解質表面の両方と
の良好な接触を与えるように膨張する。

米国特許第4076902号明細書にナトリウムイオ
ウ電池が記載されており、この場合グラフアイト
繊維がベータアルミナ電解質チユーブと囲んでい
る電池ハウジングとの間の環状領域中に配置され
ており、その繊維が電池ハウジングによつて構成
されている正極集電器に対して垂直な方向に延び
ており、こうして電解質チユーブに対して垂直に
なつている。

繊維の放射状配向が放射方向の伝導性を向上さ
せるために望ましいことが以前から評価されてい
るが、上記の米国特許明細書はグラフアイト繊維
がそのように配向されうることを何等開示しては
いない。繊維を放射状に配向させる１つの方法が
米国特許第4294005号明細書に開示されている。
記載の方法によれば電子伝導性の繊維質物質の圧
縮しうるブロツクが主として平行な平面中で延び
ている繊維によつて形成される。次にそのブロツ
クが上記の平面に対して垂直な複数の平行表面に
裁断され、こうしてシート中のすべての繊維がシ
ートの平面に垂直な方向成分を有する少なくとも
１枚のシートが形成され、次にそのシートが台形
の平行な平面に対して垂直な方向成分を有する繊
維と共に圧縮した領域間に台形断面のセグメント
を形成するように、シートの平面中でシートを横
切つて延びる一連の平行な領域に沿つて圧縮され
る。繊維質のシートは圧縮前または圧縮中に正極
反応物でその正極反応物が液体であるような温度
で含浸され、かつ圧縮、含浸されたシートはその
反応物を固化させるために冷却される。台形のセ
グメントはこのようにして組立てることのできる
複数のセグメントを形成し、そのそれぞれが環状
の正極構造体を形成するように電池の長さの少な
くとも一部分に延びている。

本発明の目的の１つは円筒状ナトリウムイオウ
電子用の正極構造体を形成するに当り、電解質表
面と集電器との間で放射方向に延びる繊維によつ
て、より簡単でかつより便利な製造方法を提供す
ることである。

本発明は、シートの主表面に平行な面に繊維が
存在し、かつ繊維の全てが実質的に特定の方向に
延びている繊維質の電子伝導生物質のシートを利
用するものである。繊維の全てが実質的に特定の
方向を向いて延びているというのは、必ずしも完
全に全てが特定方向に向いているというのではな
く、斜めに交わる方向を向くものも中には存在
し、特定方向に直角に交わる方向を向く繊維は実
質的に存在しないことを意味する。実際上では、
このようなシート材料はシートの平面に平行なラ
ンダムな方向に延びている繊維を有するものか、
或は実質的にすべての繊維が上記の所定の方向に
延びているものが入手可能である。どちらのタイ
プのシートでも使用できるのではあるが、以下の
記載から明白であるように、もし繊維が実質的に
すべて同じ方向に延びているならば、その場合に
は実質的にすべての繊維を電池中で電解質から集
電器へ延びる方向に横たわらせることが可能にな
る。もし繊維がシート中でランダムな方向に延び
ていれば、この場合には本発明を使用して、電池
中の正極構造体中の繊維の主部分に電解質から集
電器へ延びる方向成分を持たせることが可能であ
る。

本発明の１つの局面にしたがえば、ナトリウム
イオウ電池用正極構造体のその製造方法は、繊維
質の電子伝導性物質のシートからストリツプを形
成する段階からなるが、そのシートはシートの平
面に対して平行な平面中に横たわる繊維を有しか
つその実質的にすべてがシートの平面に対して平
行な与えられた方向に延びる少なくとも１つの方
向成分を有し、それぞれのストリツプは上記の与
えられた方向に対して垂直に延びている縦長のス
トリツプであり、それぞれのストリツプがその縦
軸回りに実質的な角度回転される。この角度は実
質的に90°であろう。そのシートは限定された厚
さを有するマツト−様構造体である。それぞれの
ストリツプが90°回転されると元来のシートは複
数のストリツプへ改変されその中で、元来のシー
ト中の上記の与えられた方向に延びているか或は
その方向への方向成分を有する繊維はそのシート
の元来の平面に対して垂直な方向または方向成分
を実質的に有するように横たわるように回転され
ていることが評価される。

後述にさらに説明されるように、それらのスト
リツプはそれらが回転されている間に相互に結合
されて維持されてもよく、或はそれらは相互に分
離されかつ平らな、或はアーチ形シート−様の構
造へストリツプ表面によつて再組立てされてもよ
く、この際その構造は隣接のストリツプが相互に
分離されておりその構造の主表面の一部分を形成
するような表面によつて構成される。

好ましくは、元来のシートは分離されたストリ
ツプを形成するように裁断されそれらが便利には
トレイ中で適当な配向に組立てられかつ繊条、例
えばよられたカーボン繊維によつて結合され、そ
の繊条は最終的にはアセンブリーを成型すること
によつて生成される形成された台形のストリツプ
のためのヒンジを形成する。

本発明はその特定的な実施例を検討することに
よつてより明白に示されるであろう。ナトリウム
イオウ電池用正極構造体を形成するための１つの
簡単な方法においては、シートの平面に対して平
行な平面中で延びている繊維を有しその繊維のほ
とんどすべてがシートの平面に対して平行な与え
られた方向に延びている少なくとも１つの方向成
分を有する、繊維質の電子伝導性物質のシート
が、上記の与えられた方向に対して垂直な波形化
の方向で波形化される。このようなシートは隣接
の波形の表面を密接な接触にもたらすように圧縮
されてもよい。ストリツプをこのようにして波形
化することによつて繊維がその長さのより大きな
割合にわたつて90°回転されかつこのようにして、
シート−様の構造が形成され、その中で繊維はそ
の構造の長さの少なくともより大きな部分にわた
つてその構造の平面に垂直な方向成分を有するこ
とが見られるであろう。この性質の簡単で平坦な
シート−様構造は平−板タイプ電池用に使用され
うる。然し乍らナトリウムイオウ電池においては
環状正極構造体を要求する円筒状構造を使用する
のが通常の実際である。したがつて先に指摘した
構造は湾曲したシート−様の構造になされ、電池
の環状正極領域中に挿入するための円筒または部
分円筒を形成する。このような波形構造によつ
て、そのシート材料を、繊維を正極反応物で含浸
する前に波形化することが便利であるが、その正
極反応物は通常はイオウであるが硫化ナトリウム
も使用されうる。したがつて好ましくは、そのシ
ートは波形化され、液体イオウで含浸され次にイ
オウが剛性の構造体を形成するように、波形化物
を接触して保持するようになおも圧縮をしながら
放冷される。この剛性構造体は円筒状電池に対し
ては前述したように円筒または部分円筒状のもの
であろう。

シート材料は典型的にはカーボンまたはグラフ
アイト繊維物質から造られかつ一般にはこのよう
な材料が主であるが、技術上公知であるように混
合繊維材料も使用されうる。

もし波形構造物が配慮される場合、もしその波
形化物がその長さに沿つてうねおよび溝の末端で
切断されると、それらの末端においてはその繊維
は電池中の電解質物質および集電器の表面に平行
に固有的に横たわる湾曲した形態へ強制されない
のであろう。このようにしてナトリウムイオウ電
池用正極構造体を形成するための他の方法が、シ
ートの平面に平行な平面中に延びる繊維を有し実
質的にそのすべてが与えられた方向に対して平行
な少なくとも１つの方向成分を有する、繊維質の
電子伝導性物質のシートから上記の与えられた方
向に対して垂直に延びる複数のストリツプを形成
し、こうしてそのストリツプが上記の与えられた
方向に対して垂直なそれらの縦長軸で形成される
縦長形状の別々になつているセグメントを構成す
るようにさせ、かつこれらのストリツプをそれら
の軸回りに実質的に90°回転させたのちに、実質
的に平行な主表面を有しかつその繊維の実質的に
すべてが上記の平行な主表面に対して垂直な方向
成分を有する平坦な、または湾曲したシート−様
構造体へ再組立てする段階から構成される。この
技法によつて、シートはストリツプへ形成する前
に液体イオウで含浸されてもよく、イオウはスト
リツプが再組立てされる前に実質的に剛性のスト
リツプが形成されるように放冷される。シートは
好ましくはストリツプへ裁断される前に針通しさ
れる。

もしストリツプが正確に90°回転されると、そ
れらは再−形成された構造体の平面に対して垂直
な方向成分を有する繊維で平らなシート−様の構
造体へ再−形成されうる。然し乍ら前述に説明し
たように、円筒状電池に対しては、放射方向成分
を有する繊維でのアーチ状、例えば円筒状または
部分円筒状の構造体を形成することが要求され
る。このことは種々のストリツプを適当な角度を
通して円筒状または部分円筒状の構造物を形成す
るように回転させることによつて容易に達成され
る。

好ましくは、その物質は液体イオウでの含浸の
前に圧縮されかつイオウが固化するまで圧縮して
維持される。その正極構造体が電池中へ置かれか
つ運転温度へ昇温された場合、イオウは溶融しか
つ圧縮された物質は僅かに膨張するであろう。円
筒状電池を配慮した場合、円周方向での膨張は隣
接のストリツプが密接な接触になるので望ましい
ものである。放射方向の膨張は繊維質物質と、電
解質および正極集電器の表面との間の良好な接触
を確実にするので望ましいものである。

便利には、ストリツプへの圧縮および分離はそ
の物質が含浸される型の中で行なわれ、その型は
繊維質物質のシートを受入れるための空所を有す
るがその寸法はそのシートが型が閉じられたとき
にその平面に垂直に圧縮されるような寸法であ
り、かつその型がシートをストリツプへ形成する
ためのリブまたはうねを有する。これらのリブは
そのリブがその材料をストリツプへ分離するとき
にシートの平面中のストリツプに圧縮を与えるよ
うに、例えば三角形の断面を有するように形成す
るように形状化されうる。

正極構造体形成の好ましい方法において、上記
のストリツプがシートから形成されるが、完全に
分離されたストリツプではなくて隣接のストリツ
プ間をウエツブによつて結合された形態で形成さ
れ、シートの幅を横切る交互のウエツブがシート
の隣接の反対側表面に横たわつている。このよう
にしてストリツプは一体構造体中に結合されて維
持されるが、シート−様の構造を形成するように
ウエブの回りに蝶番回しすることによつて回転さ
せることができ、その構造中ではそれぞれの隣接
ストリツプは実質的な角度回転されている。前述
したようにこの角度は平らな構造物を形成するに
は90°であるが、円筒状電池に対してはそのスト
リツプは円筒状または部分円筒状の構造体へ形成
されるであろう。ウエブのこの形成は前述したよ
うな型を用いて容易に行なうことができ、その型
中では交互のリブが型の反対側表面から延びてお
りかつストリツプを別々のセグメントにするため
に完全に役立つこと無しにウエブを形成するよう
にその材料を圧縮するような寸法を有する。これ
らのリブは前述に説明したように、上記の与えら
れた方向にそのセグメントに対して圧縮を与える
ために実質的に三角形の断面を有するものであ
る。

本発明はまたその範囲内に上記した方法のいず
れによつてでも形成されるナトリウムイオウ電池
用正極構造体を包含している。

ナトリウムイオウ電池の組立てにおいては、上
記のような正極構造体が正極集電器と電解質チユ
ーブとの間の環状領域中へ入れられる。電池は中
心がナトリウムのタイプのものであつてもよく、
この場合そのエレメントは電解質チユーブと典型
的には電池のハウジングである囲みの集電器の間
の電解質チユーブの外側の回りにあるのであろ
う。このタイプの正極構造体はまた中心がイオウ
のタイプの電池に対しても好適であり、この場合
そのエレメントは電解質チユーブの内側表面と、
典型的には同軸的に電解質チユーブ内にある棒ま
たはチユーブである中心集電器の間の、電解質チ
ユーブ内の環状領域内に入れられる。

第１図はカーボン繊維物質の１つのタイプとシ
ートの透視的線図であり、そのシートがナトリウ
ムイオウ電池用の正極構造体へどのようにして成
形されるかを示しており； 第２図は第１図と同様のダイアグラムであるが
異なつた形態のカーボン繊維物質を示す図であ
り； 第３図は波形シート形態の正極構造体を有する
ナトリウムイオウ電池を通しての部分横断面図で
あり； 第４図は電池用正極構造体を形成するようにセ
グメントへ裁断および成形したのちの繊維質材料
のシートを通しての断面図であり； 第５図は第４図のセグメントがどのようにして
アーチ状構造体へ組立てられるかを示す図であ
り； 第６図は第４図および第５図のセグメントを形
成するための型を通しての線図的断面図であり； 第７図および第８図は第４図および第５図と同
様の図であるが、そのセグメントがウエブによつ
て結合される改変を示す図であり； 第９図は第７図および第８図のセグメントを形
成するための型を通しての線図的断面図であり；
かつ 第１０図、第１１図および第１２図は正極構造
体を形成するためのいつそうの方法を示すダイア
グラムである。

第１図にしたがえば、繊維質物質のシート１０
が示されており、そのシート中にはシートの平面
に平行な平面中に横たわつており、特定的本実施
例においてはそれらは一般に線Ａ−Ａに平行に横
たわり相互に平行である。カーボン繊維物質で形
成されるこの性質の繊維質材質はシート形態で商
業的に入手されうる。このシートは鎖線１３，１
３を通して平面中のシートを分割することによつ
て線Ａ−Ａに垂直に延びるいくつかのストリツプ
またはセグメント１２へ分割されるべきものと理
解されたい。次にそれぞれのストリツプ１２がそ
の縦軸回りに矢印１４によつて示されているよう
に、ストリツプが平面アセンブリーを形成するよ
うになおも相互に隣接して維持されるように、
90°回転された場合、その繊維はアセンブリーの
平面に対して垂直な方向に延びる。そのストリツ
プが高さに等しい幅を有する正方形の断面のもの
である場合、それらは元来のシートと同じ寸法の
シートへ組立てられうることが明白であろう。も
しこれらのストリツプが断面が矩形のものである
場合にはそれらは同様にシートへ組立てられうる
が、この場合にはそのシートはストリツプの元来
の幅に相当する厚さを有しかつ種々のストリツプ
の厚さの合計に相当する長さを有する。そのスト
リツプはいずれの回転方向へでも90°回転されう
る。矢印14は交互に違つた方向で示されている
が、これは後述の記載から明らかであるように、
本発明のいくつかの実施態様（第３図および第７
図〜第９図）においてはストリツプが分離され
ず、したがつてこのような交互の回転方向が使用
されるためである。

この技法によつてシートの平面に垂直方向に横
たわる繊維をその中に有するシートを形成するこ
とが可能であることが理解される。ナトリウムイ
オウ電池は通常円筒形態のものでありかつその正
極構造体は環状である。ストリツプ１２のような
ストリツプが円筒状または部分円筒状の構造体へ
組立てられうることが容易に理解できる。

カーボン繊維物質もまたシートに入手されうる
が、この場合繊維はシートの平面に平行に横たわ
るが、それらが横たわつている平面中でランダム
な方向に延びている。このようなシートが第２図
の１５で示されている。このシートはそれをスト
リツプ１２へ分割しかつそれらを90°回転させる
ことによつて第１図のシートと同じ様式で利用さ
れうる。この場合その繊維はシートの平面に平行
なランダムな方向に横たわるので、それらの実質
的にすべてが元来のシート中の線Ａ−Ａに平行な
方向成分を有し、したがつてそのストリツプ１２
が矢印１４で示されているようにそれらの軸回り
で90°回転された場合、実質的にすべての繊維は
再形成された構造体の平面に垂直な方向成分を有
するであろう。

ストリツプを約90°回転させる１つの方法は、
このようにしてシートを波形化し、こうして交互
のストリツプを反対の回転方向へ回転させること
である。この目的のために第３図の２５で線図的
に示されているような薄いシートを使用すること
が便利であるが、上記第３図はナトリウムイオウ
電池の部分を通しての横断面図である。この特定
の電池は中心がイオウのタイプのものでありかつ
電解質チユーブ２０を有し、このチユーブは典型
的にはベータアルミナで造られており、ナトリウ
ムを含有する環状領域２１を正極反応物を含有す
る内部環状領域２２から分離させている。外側の
領域２１は電解質チユーブ２０と外側ハウジング
２３との間に横たわる。内側環状領域２２は電解
質チユーブ２０の内表面と正極集電器２４との間
に横たわる。正極領域２２中には、相互に緊密に
隣接した波形化で、２５で示されるように波形化
物へたたまれている繊維質物質のストリツプがあ
る。図面中で明確であるために、波形化物は分離
して示されているが、実際上には波形化物の表面
が相互に緊密に隣接するようにその物質は圧縮さ
れる。第３図の正極構造体は第１図または第２図
に示されているようなシート材料を用い、その材
料を反対方向への交互の曲げによつて波形化する
ことによつて容易に形成される。その曲げは第１
図および第２図の線１３に沿う。このようにして
その繊維は電解質チユーブ２０と集電器２４との
間で放射方向に延びるか或は少なくともその方向
に延びる成分を有するようになる。このようにし
て正極集電器を形成する場合、その材料を波形化
しかつそののちにそれを所望のアーチ状へ圧縮し
ながら液体イオウで含浸することが便利である。
その材料は環状の電極構造体を形成するように完
全な円筒形へ造られてもよく、或はそれは部分円
筒形エレメントへ形成されてもよい。その圧縮は
好ましくは隣接の波形化物の表面を緊密に相互に
隣接させるように圧縮しかつまたそのアセンブリ
ーが電池中に位置されたものと配慮してそのアセ
ンブリーの放射方向に僅かな圧縮を導入するよう
なものである。その波形化ストリツプはイオウの
固化がその材料を圧縮して保持するように圧縮下
に冷却される。こうしてこの正極エレメントが電
池へ挿入されうるようになる。電池が運転温度へ
昇温されたとき、イオウが溶融しこうして圧縮が
解放される。これによつて構造物の僅かな膨張が
生じ電解質チユーブ２０および集電器２４との良
好な接触が確実になる。

正極構造体を形成する波形化ストリツプ２５は
便利には電池の軸方向長さ全体に延びるか、より
短いエレメントを電池中へ組立てることも可能で
あろう。

第４図は電池への挿入のために分離されたスト
リツプがシート材料から形成される構造を示して
いる。第１図または第２図のシート材料は、その
材料が型の中で圧縮されたときに第４図における
３０，３１，３２および３３で示されるような分
離されたストリツプへ線１３に沿つてその材料を
裁断するような形状を有する型の中へ入れられる
（第６図を参照して後述する）。シートが第１図を
参照して記載されているような種類のものであれ
ば、その材料は第４図の矢印Ｂで示すような方向
に延びる繊維を有する。もしシートが第２図を参
照して記載されたような種類のものであれば、実
質的にすべての繊維は矢印Ｂに平行な方向成分を
有する。その材料は好ましくは型中へ入れられる
前或は型中にある間に液体イオウで含浸されかつ
型から取出す前に放冷される。第４図のそれぞれ
のストリツプが一般に２つの面３５，３６を有す
る台形断面のものであり、それらの面が相互に或
は角度にありそれらの面の端がアーチ形部分３
７，３８で示されるような配置で結合されている
ことが判るであろう。ストリツプは成型において
ストリツプをペアーで形成するように鏡像断面を
有するペアーの２つのストリツプを造るのが便利
ではあるが元来全く同じものである。これらのス
トリツプは第５図に示すように環状構造を形成す
るように組立てられうるが、第５図にはその１部
分しか示されていない。型は面３７，３８がスト
リツプが電池の環状正極領域中へ挿入されるよう
にするための正しい間隔で離れるように構成され
うる。然し乍ら成型および形成操作中にその繊維
質材質が矢印Ｂの方向にまた同様にシートの平面
に垂直な方向に圧縮されることを確実にすること
が好ましい。矢印Ｂの方向への圧縮はもし型が第
６図で示すように２つの部分３９，４０で形成さ
れ、それぞれの部分がシート材料を分離したセグ
メントへ裁断するように配置されている、４１，
４２で示されるうねを有する場合固有的に行なわ
れ、それらの部分４１，４２の厚さがシートの平
面に圧縮を与えるのに役立つ。もしその材料がこ
のように圧縮され、かつ圧縮の間に型中で冷却さ
れると、この圧縮は物質中にセツトされるがその
ストリツプが電池中に入れられかつ運転温度へ昇
温された場合に解放されるであろう。このように
して形成されたシートの平面での圧縮はセグメン
トの放射方向の膨張を生じ電解質および正極集電
器との良好な接触を確実にする。このような圧縮
によつて表面３７，３８が必ずしもアーチ形であ
る必要がなくて、電池中で所要の形状へ膨張する
のであろうということがさらに評価される。この
ようにして表面３７，３８はそのストリツプが真
の台形断面のものであるように平行な表面に造ら
れてもよい。

第７図、第８図および第９図はナトリウムイオ
ウ電池用正極構造体の他の形成方法を説明するも
のであるが、その方法な第４図、第５図および第
６図を参照して記載した方法の改変である。第
７、第８および第９図においては、５０，５１お
よび５２で示されるようなストリツプが、完全に
分離されている代りに、５３および５４で示され
るようなウエブによつて結合されている。これら
のウエブは隣接のストリツプ間にありかつ元来の
シート材料の反対側表面上に交互に存在する。こ
のようにしてウエブ５３はセグメント５０および
５１の上方面間にありかつウエブ５４はセグメン
ト５１，５２の下方面間にある。このようにして
必要なだけのセグメントが結合されかつそれらが
第８図に示すように環状アセンブリーへ形成され
うる。第８図においては、明確のためにセグメン
トは僅かに接触から離れて示されているが、それ
らは環状アセンブリー中でしつかり接触した表面
で組立てられうるように成形されるものと理解さ
れたい。前述したように、好ましくはその材料は
型へ入れる前か或は型中にある間に熱イオウで含
浸されかつそれらは型から取出される前にイオウ
がセグメントを剛性体へさせるように固化するよ
うに冷却される。成型は第９図に示すような２−
部分型で行なわれ、その型は部分６０，６１を有
し部分６１から上方へかつ部分６０から下方へ延
びている６２および６３のようなうねになつた凸
起がついている。これらのうねの部分は型が閉じ
られた場合、材料が例えばうね６２の頂と部分６
０の表面間およびうね６３の底と部分６１の表面
間で圧縮されるように成形されている。その材料
はいくらかの繊維は破損されるであろうが完全に
切断はされない。然し乍らウエブ５３および５４
を形成するために十分な繊維が残留する。これら
のウエブは組立ての便利なために種々のストリツ
プをいつしよに保持する役をする。

セグメント５０，５１および５２は第７図およ
び第８図において表面５６，５７と同様にアーチ
状の表面を有するものとして説明されているが、
第４図から第６図までを参照して前述したよう
に、これらの表面がアーチ状であることは本質的
なことではないが、それは成形作業中にその材料
へ固有的に導入される圧縮によるからである。こ
のようにして表面５６，５７はセグメントが台形
のもであるように真直の平行な表面であつてもよ
い。然し乍らそれらはイオウが電池中で溶融した
ときに膨張して、電解質の円筒状表面および電池
の環状の正極領域を限定している集電器と密接な
接触になるであろう。

第４および第５図ならび第７および第８図のス
トリツプは好ましくは電池の環状正極領域の長さ
全体に沿つて延びる。それらはこうして電池中へ
容易に組立てられうる。電池中でイオウが溶融し
たときに僅かな膨張を許容する型中での圧縮は、
電池中への容易な挿入のための十分な間隙でそれ
らを造ることを可能にするが、電池が運転温度に
昇温したときに電解質ならびに集電器との良好な
接触をなおも確実なものとする。

上記の実施態様に使用される材料は通常カーボ
ン繊維材質、例えばピツチ系材質、或は主として
カーボン繊維の材質である、或る場合には混合繊
維材質、例えばアルミナ繊維を含有する材質が使
用されてもよい。シート材料は裁断または波形化
の前に針通しされる。

第１０、第１１および第１２図はナトリウムイ
オウ電池用正極構造体の好ましい製造方法を説明
する図である。繊維質物質のシートまたはマツト
７０がシートの平面に平行な平面中に横たわる繊
維を有する。その材料はこのようなシート形態で
商業的に入手されるカーボン繊維（例えば
kureka Ｔ 101 Ｔ またはThornel VMA）で
あつてもよく、或は例えばカーボン繊維の層間に
あるアルミナ繊維（例えば商標“Saffil”のもと
に販売されている繊維）のサンドウイツチからな
る混合繊維材料であつてもよい。シート７０は針
通しされ次にシート７０の平面に垂直な一連の平
行な平面へストリツプ７２を形成するように裁断
され、その継続的裁断部分間の距離は電池中の正
極構造体の所要の厚さにしたがつて選択される。
個々の裁断ストリツプ７２を取扱いうるようにす
るには針縫いが十分である。これらのストリツプ
７２は次に直立端７４を有する矩形トレイ７３中
へ入れられ、その際繊維はトレイの端表面７４に
対して平行な平面中に横たえられる。このように
してストリツプは90°前述のように回転されかつ
形成器中で側面−側面で積重ねられる。針を用い
て複数の繊条７５が端壁７４を貫いて通される
が、その端壁にはこの目的のための孔７６があり
これがすべてのストリツプを通すようになつてい
る。便利には撚られたカーボン繊維であるすべて
の繊条がすべてのストリツプを通してトレイの全
長を横切つて延びこうしてストリツプのアセンブ
リーが保持される。然し乍らその繊条はそれらが
アセンブリーの曲げを許容するために蝶番を形成
するようにより大きな表面、便利にはトレイ７３
の底面の近くに配置される。

次にそのアセンブリーが２−部分型７７（第１
２図）に入れられ、その中へ型が閉じられたのち
に液体イオウが注入される。その型はそれが閉じ
られたときにアセンブリーを厚さ方向に僅かに圧
縮する。すなわち、矢印Ａの方向に圧縮する。か
つまた平行なうね７８の理由によつてそのアセン
ブリーを繊条７５によつて接合されている台形断
面ストリツプへ形成する。イオウが冷却されかつ
固化したときに台形はその形状を維持してこうし
てそのアセンブリーは繊条を蝶番として使用して
曲げうるようになり、こうして電池中への挿入の
ための環状正極エレメントが形成される。電池を
運転温度に昇温させたときにイオウが溶融し、そ
の厚さの僅かな膨張が許容されて電解質ならびに
電流集電器との良好な接触が確実にされる。

前述したように、シート或はマツト１０はアル
ミナ繊維を含むサンドウイツチでありうる。これ
らの繊維は電気的に非伝導性ではあるが、アルミ
ナがカーボン材質よりもポリサルフアイドによつ
てより容易に濡らされるので、正極反応物の改善
された分布を与えるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はカーボン繊維物質の１つのタイプのシ
ートの透視的線図であり、第２図は第１図のカー
ボン繊維物質とは異つた形態のものの透視的線図
であり、第３図は波形シート形態の正極構造体を
有するナトリウムイオウ電池を貫いての部分横断
面図であり、第４図は電池用正極構造体を形成す
るようにセグメントへ裁断および成形したのちの
繊維質材料のシートを通しての断面図であり、第
５図は第４図のセグメントがどのようにしてアー
チ状構造体へ組立てられるかを示す図であり、第
６図は第４および第５図のセグメントを形成する
ための型を通しての線図的断面図であり、第７図
および第８図は第４図および第５図と同様の図で
あるが、そのセグメントがウエブによつて結合さ
れる改変を示す図であり、第９図は第７図および
第８図のセグメントを形成するための型を通して
の線図的断面図であり、かつ第１０図、第１１図
および第１２図は正極構造体を形成するためのい
つそうの方法を示すダイアグラムである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒状のナトリウムイオウ電池用の環状また
   は部分環状正極構造体を製造する方法において、
   該正極構造体は繊維質の導電性物質のシートから
   作られ、前記シートはシートの主表面に平行な面
   に繊維が存在し、かつ繊維の全ては実質的に特定
   の方向に延びるものであり、前記シートを最初に
   針通しをし、次いで複数のストリツプに裁断して
   上記特定の方向に対し垂直に延びる長手方向に並
   ぶストリツプとし、これらのストリツプを分離
   し、各々その軸の回りに90°回転させ、それらの
   ストリツプを合わせて主表面が隣接するストリツ
   プの裁断表面によつて構成されるシート様構造体
   を形成し、このシート様構造体全体に、その主表
   面に垂直の方向に圧力をかけて斜めの側面を有す
   る平行に並んだ一連溝を形成し、その側面は台形
   状の断面を画成し、台形の平行な表面に対し垂直
   に繊維が存在するアセンブリーを形成し、これに
   液状イオウまたは多硫化ナトリウムを含浸するこ
   とを特徴とする、ナトリウムイオウ電池用正極構
   造体を製造する方法。 ２ ストリツプを組み合わせてシート様構造体を
   形成した後、少なくとも１本の繊条を前記ストリ
   ツプ全てに通して一体に接なぎ、繊条が前記シー
   ト様構造体の主表面に平行であることを特徴とす
   る、請求項１に記載の方法。 ３ 繊条が撚り炭素繊維であることを特徴とす
   る、請求項２に記載の方法。 ４ アンセンブリーに液状イオウを含浸し、その
   液状イオウが固化するまで圧縮したままにするこ
   とを特徴とする、請求項１に記載の方法。