JPH05198314A - Ｎａ／溶融塩電池 - Google Patents
Ｎａ／溶融塩電池Info
- Publication number
- JPH05198314A JPH05198314A JP4005455A JP545592A JPH05198314A JP H05198314 A JPH05198314 A JP H05198314A JP 4005455 A JP4005455 A JP 4005455A JP 545592 A JP545592 A JP 545592A JP H05198314 A JPH05198314 A JP H05198314A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid electrolyte
- porous body
- molten salt
- active material
- electrode active
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
- H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
- H01M10/3909—Sodium-sulfur cells
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】固体電解質管破損時に発生するＮａとＳの瞬時
反応量を最小におさえ、さらに後続のＮａ供給量を最小
限に抑制して、仮に一本の電池の固体電解質が破損して
も、他の健全な電池を継続して運転可能な安全でかつ信
頼性の高いＮａ／溶融塩電池を提供することにある。 【構成】Ｎａを必須成分とする負極活物質７，硫黄また
は多硫化ナトリウム等溶融塩を必須成分とする正極活物
質５，負極活物質７と正極活物質５間に介在し、Ｎａイ
オンが通過可能な固体電解質１を主たる構成要素とする
Ｎａ／溶融塩電池において、固体電解質管１とＮａを貯
蔵するための安全容器１７との間に、固体電解質管の内
面に多孔質体１３を設けさらに内周に径方向に圧縮力が
働くように多孔質体押え１４を設けた。
反応量を最小におさえ、さらに後続のＮａ供給量を最小
限に抑制して、仮に一本の電池の固体電解質が破損して
も、他の健全な電池を継続して運転可能な安全でかつ信
頼性の高いＮａ／溶融塩電池を提供することにある。 【構成】Ｎａを必須成分とする負極活物質７，硫黄また
は多硫化ナトリウム等溶融塩を必須成分とする正極活物
質５，負極活物質７と正極活物質５間に介在し、Ｎａイ
オンが通過可能な固体電解質１を主たる構成要素とする
Ｎａ／溶融塩電池において、固体電解質管１とＮａを貯
蔵するための安全容器１７との間に、固体電解質管の内
面に多孔質体１３を設けさらに内周に径方向に圧縮力が
働くように多孔質体押え１４を設けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｎａ／溶融塩電池の安
全性や信頼性の向上に係り、特に、夜間電力貯蔵や電気
自動車用電池等大電力貯蔵用のＮａ／溶融塩電池に関す
る。
全性や信頼性の向上に係り、特に、夜間電力貯蔵や電気
自動車用電池等大電力貯蔵用のＮａ／溶融塩電池に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】Ｎａ／溶融塩電池には、Ｎａ／Ｓ電池，
Ｎａ／ＦｅＣｌ電池，Ｎａ／Ｓｅ電池等多数存在する
が、共通する問題なので以下Ｎａ／Ｓ電池を例に説明す
る。
Ｎａ／ＦｅＣｌ電池，Ｎａ／Ｓｅ電池等多数存在する
が、共通する問題なので以下Ｎａ／Ｓ電池を例に説明す
る。
【０００３】従来のＮａ／Ｓ電池は、図２に示すよう
に、固体電解質管１、例えば、β−アルミナ管，β″−
アルミナ管等を介して負極活物質（Ｎａ）７と正極活物
質(Ｓ)５が対峙しており、電池反応で発生する電力を取
り出すために、負極活物質と負極容器４との間に電気導
体が接続されている。負極（Ｎａ極）ではＮａ注入管兼
集電管８が電気導体の役割を果たす。さらに固体電解質
の表面にＮａを供給するために固体電解質管内にウイッ
ク（例えば金属繊維）１２が挿入される。
に、固体電解質管１、例えば、β−アルミナ管，β″−
アルミナ管等を介して負極活物質（Ｎａ）７と正極活物
質(Ｓ)５が対峙しており、電池反応で発生する電力を取
り出すために、負極活物質と負極容器４との間に電気導
体が接続されている。負極（Ｎａ極）ではＮａ注入管兼
集電管８が電気導体の役割を果たす。さらに固体電解質
の表面にＮａを供給するために固体電解質管内にウイッ
ク（例えば金属繊維）１２が挿入される。
【０００４】一方、正極（Ｓ極）はＳと補助導電材（グ
ラファイトフェルト）６を装着し、補助導電材が電気導
体の役割を果たす。
ラファイトフェルト）６を装着し、補助導電材が電気導
体の役割を果たす。
【０００５】このような従来電池で仮に、固体電解質管
が破損すると、ＮａとＳが直接反応して、最悪の事態に
は電池容器の損傷を招く場合がある。そこで、電池の安
全性を高めるために、図３に示すように、Ｎａ極内にＮ
ａを貯蔵するための安全容器１７を設け、固体電解質管
破損時に、ＮａとＳの直接反応量を抑制した電池構造が
特願昭62−125900号及び、特願昭62−243787号公報に記
載されている。しかし、このような構造ではこれら公報
に記載したように安全管を超塑性加工しないと歩留まり
が悪く、大量生産するにはさらなるコスト低減を図る必
要がある。
が破損すると、ＮａとＳが直接反応して、最悪の事態に
は電池容器の損傷を招く場合がある。そこで、電池の安
全性を高めるために、図３に示すように、Ｎａ極内にＮ
ａを貯蔵するための安全容器１７を設け、固体電解質管
破損時に、ＮａとＳの直接反応量を抑制した電池構造が
特願昭62−125900号及び、特願昭62−243787号公報に記
載されている。しかし、このような構造ではこれら公報
に記載したように安全管を超塑性加工しないと歩留まり
が悪く、大量生産するにはさらなるコスト低減を図る必
要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、大
型電池を多数本製作するには、これら公報に記載したよ
うに安全管を超塑性加工をしないと歩留まりが悪く、か
つ、加工コストも高くなるという問題があった。また、
図２の構造では、固体電解質管が破損すると、最悪の事
態には電池容器の損傷を招き、直並列に接続された他の
正常な電池の破損の拡大や運転を妨げる場合があり、集
合電池の性能低下や運転停止の原因を招くという問題が
あつた。
型電池を多数本製作するには、これら公報に記載したよ
うに安全管を超塑性加工をしないと歩留まりが悪く、か
つ、加工コストも高くなるという問題があった。また、
図２の構造では、固体電解質管が破損すると、最悪の事
態には電池容器の損傷を招き、直並列に接続された他の
正常な電池の破損の拡大や運転を妨げる場合があり、集
合電池の性能低下や運転停止の原因を招くという問題が
あつた。
【０００７】本発明の目的は、仮に一本の電池の固体電
解質管が破損しても、他の集合電池を継続運転可能な安
全性がたかく、かつ簡便に製作可能なＮａ／溶融塩電池
を提供することにある。
解質管が破損しても、他の集合電池を継続運転可能な安
全性がたかく、かつ簡便に製作可能なＮａ／溶融塩電池
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の目的は、固体
電解質管破損時に発生するＮａとＳの瞬時反応量を最小
におさえるために、固体電解質管の内面に多孔質体と多
孔質体押えを設け、実効的に反応に寄与するＮａ量を抑
制した。さらに、後続のＮａ供給量を最小限に抑制する
ため、固体電解質管表面には多孔質体の毛細管力でＮａ
を供給する手段で達成される。
電解質管破損時に発生するＮａとＳの瞬時反応量を最小
におさえるために、固体電解質管の内面に多孔質体と多
孔質体押えを設け、実効的に反応に寄与するＮａ量を抑
制した。さらに、後続のＮａ供給量を最小限に抑制する
ため、固体電解質管表面には多孔質体の毛細管力でＮａ
を供給する手段で達成される。
【０００９】請求項２の目的は、請求項１の多孔質体押
えの内周に安全容器を設けてＮａを貯蔵する手段で達成
される。
えの内周に安全容器を設けてＮａを貯蔵する手段で達成
される。
【００１０】請求項３の目的は、請求項２の安全容器と
多孔質体押えの間に防食膜を設けて、安全容器を防食す
る手段で達成される。
多孔質体押えの間に防食膜を設けて、安全容器を防食す
る手段で達成される。
【００１１】
【作用】請求項１では、固体電解質管の内面に設けた多
孔質体の空隙率を極力小さくしてＮａ存在量を制限し、
実効的に直接反応に寄与するＮａ量を抑制し、かつ固体
電解質管と多孔質体との接触を十分にさせるため、多孔
質体押えを設けた。さらに、固体電解質管表面には多孔
質体の毛細管力にてＮａを供給して、直接、反応領域へ
の後続のＮａ供給量を最小限に抑制した。
孔質体の空隙率を極力小さくしてＮａ存在量を制限し、
実効的に直接反応に寄与するＮａ量を抑制し、かつ固体
電解質管と多孔質体との接触を十分にさせるため、多孔
質体押えを設けた。さらに、固体電解質管表面には多孔
質体の毛細管力にてＮａを供給して、直接、反応領域へ
の後続のＮａ供給量を最小限に抑制した。
【００１２】請求項２は、請求項１に安全容器が設けら
れ、電池反応に寄与しないＮａを隔離保存することがで
きる。
れ、電池反応に寄与しないＮａを隔離保存することがで
きる。
【００１３】請求項３は、請求項２に防食膜が設けられ
直接反応で生じた多硫化ナトリウム（Ｎａ2Ｓx ｘ＝１
〜５）による安全容器の腐食を防ぐことができる。
直接反応で生じた多硫化ナトリウム（Ｎａ2Ｓx ｘ＝１
〜５）による安全容器の腐食を防ぐことができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を詳細に説明する。
【００１５】図１は、本発明のＮａ／Ｓ電池のＮａ極の
縦断面図である。固体電解質管１とＮａを貯蔵するため
の安全容器１７との間に、固体電解質管の内面に多孔質
体１３を設けさらに内周に多孔質体押え１４を設けた。
多孔質体押えは径方向に圧縮力が働くように金属板を円
筒状に成型して用いた。固体電解質管の底部にも円盤状
の多孔質体押え１５を用いた。多孔質体押え１４のさら
に内周には、Ｎａ，Ｓ，Ｎａ2Ｓxに対して耐食性のある
防食膜１６を安全容器との間に設けた。なお、多孔質体
１３は、安全容器の内周面にも装着して、安全容器内部
のＮａを毛細管力で吸い上げる構造とした。従って、電
池反応時のＮａの挙動は、放電初期の安全管内のＮａの
液位は１８であるが、放電反応が進むにつれて液面が低
下し、放電末には１９に達する。
縦断面図である。固体電解質管１とＮａを貯蔵するため
の安全容器１７との間に、固体電解質管の内面に多孔質
体１３を設けさらに内周に多孔質体押え１４を設けた。
多孔質体押えは径方向に圧縮力が働くように金属板を円
筒状に成型して用いた。固体電解質管の底部にも円盤状
の多孔質体押え１５を用いた。多孔質体押え１４のさら
に内周には、Ｎａ，Ｓ，Ｎａ2Ｓxに対して耐食性のある
防食膜１６を安全容器との間に設けた。なお、多孔質体
１３は、安全容器の内周面にも装着して、安全容器内部
のＮａを毛細管力で吸い上げる構造とした。従って、電
池反応時のＮａの挙動は、放電初期の安全管内のＮａの
液位は１８であるが、放電反応が進むにつれて液面が低
下し、放電末には１９に達する。
【００１６】本発明の電池構造によれば、固体電解質管
と安全容器の間に存在するＮａが極力少なくできるの
で、固体電解質管が破損しても、直接、反応するＮａと
Ｓとの量は制限され、電池容器を安全に維持できる。
と安全容器の間に存在するＮａが極力少なくできるの
で、固体電解質管が破損しても、直接、反応するＮａと
Ｓとの量は制限され、電池容器を安全に維持できる。
【００１７】図４は本発明の第二の実施例を示す。図１
に示した防食膜を安全管にコーティグした防食皮膜付き
安全管２２を採用したものである。コーティグ剤は、金
属ではＭｏ，Ｃｒ等、またセラミックではＡｌ2Ｏ3等又
はＣ等も可能である。
に示した防食膜を安全管にコーティグした防食皮膜付き
安全管２２を採用したものである。コーティグ剤は、金
属ではＭｏ，Ｃｒ等、またセラミックではＡｌ2Ｏ3等又
はＣ等も可能である。
【００１８】図５は本発明の第三の実施例を示す。図１
に示した多孔質体押えを多孔質体を間に挟んで、固体電
解質管内面に沿って、螺旋状に装着したもので、安全管
を省略した。
に示した多孔質体押えを多孔質体を間に挟んで、固体電
解質管内面に沿って、螺旋状に装着したもので、安全管
を省略した。
【００１９】
【発明の効果】第一の発明によれば、固体電解質等が破
損してもＳと反応するＮａ量が少なく電池容器を破損さ
せることはない。従って、破損電池を除いて他の健全な
電池の安定な継続運転が可能となり、信頼性が高まる。
さらに、Ｎａの毛細管力によるＮａ供給能力が確実なも
のとなり、充放電の安定化が計れる。
損してもＳと反応するＮａ量が少なく電池容器を破損さ
せることはない。従って、破損電池を除いて他の健全な
電池の安定な継続運転が可能となり、信頼性が高まる。
さらに、Ｎａの毛細管力によるＮａ供給能力が確実なも
のとなり、充放電の安定化が計れる。
【００２０】第二の発明によれば、安全容器が設けら
れ、電池反応に寄与しないＮａを隔離保存することがで
きさらに安全性が高まる。
れ、電池反応に寄与しないＮａを隔離保存することがで
きさらに安全性が高まる。
【００２１】第三の発明によれば、防食膜が設けられ直
接反応で生じたＮａ2Ｓxによる安全容器の腐食を防止で
き、一層安全性が向上する。
接反応で生じたＮａ2Ｓxによる安全容器の腐食を防止で
き、一層安全性が向上する。
【図１】本発明の一実施例のＮａ／Ｓ電池の縦断面図。
【図２】従来のＮａ／Ｓ電池の縦断面図。
【図３】従来のＮａ／Ｓ電池の縦断面図。
【図４】本発明のＮａ／Ｓ電池の第二の実施例を示す縦
断面図。
断面図。
【図５】本発明のＮａ／Ｓ電池の第三の実施例を示す縦
断面図。
断面図。
１…固体電解質管（β″−アルミナ等）、１３…多孔質
体、１４…多孔質体押え、１５…底部多孔質体押え、１
６…防食膜、１７…安全容器、１８…放電初期のＮａ液
位、１９…放電末期のＮａ液位。
体、１４…多孔質体押え、１５…底部多孔質体押え、１
６…防食膜、１７…安全容器、１８…放電初期のＮａ液
位、１９…放電末期のＮａ液位。
フロントページの続き (72)発明者 根本 清光 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 川崎 勝男 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】ナトリウムを必須成分とする負極活物質、
硫黄または多硫化ナトリウム等溶融塩を必須成分とする
正極活物質、前記負極活物質と前記正極活物質間に介在
し、Ｎａイオンが通過可能な固体電解質を主たる構成要
素とするＮａ／溶融塩電池において、前記固体電解質に
接してナトリウムを毛細管力で供給するための多孔質体
を設け、その外面に前記多孔質体を前記固体電解質の方
向に圧縮するための多孔質体押えを設けて負極を形成す
ることを特徴とするＮａ／溶融塩電池。 - 【請求項２】請求項１に於いて、前記多孔質体押えに接
してＮａを貯蔵するための安全容器を設けたＮａ／溶融
塩電池。 - 【請求項３】請求項２に於いて、前記多孔質体押えと安
全容器との間にナトリウム，硫黄，溶融塩等に耐食性の
ある防食膜を設けたＮａ／溶融塩電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4005455A JPH05198314A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | Ｎａ／溶融塩電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4005455A JPH05198314A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | Ｎａ／溶融塩電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05198314A true JPH05198314A (ja) | 1993-08-06 |
Family
ID=11611698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4005455A Pending JPH05198314A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | Ｎａ／溶融塩電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05198314A (ja) |
-
1992
- 1992-01-16 JP JP4005455A patent/JPH05198314A/ja active Pending
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