JPH0582030B2 - - Google Patents
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Classifications
-
- 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
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- H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
- H01M10/3909—Sodium-sulfur cells
-
- H—ELECTRICITY
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- H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
- H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
- H01M50/176—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for prismatic or rectangular 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
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
第1図は本発明のセルの実施例を表す模式的縦
断面図である。 第2図は本発明のセルの実施例を表す模式的縦
断面図である。 第3図は電流収集器を絶縁ブツシユに密封する
方法を示すセル構造の部分断面図である。 18,24……金属ハウジング、10……電解
質管、14,62……電流収集器、11,31,
61……電気的絶縁部材。
断面図である。 第2図は本発明のセルの実施例を表す模式的縦
断面図である。 第3図は電流収集器を絶縁ブツシユに密封する
方法を示すセル構造の部分断面図である。 18,24……金属ハウジング、10……電解
質管、14,62……電流収集器、11,31,
61……電気的絶縁部材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 ナトリウム硫黄セルであつて、 ●金属ハウジング18,24、 ●そのハウジング18,24中にあるセラミツク
電解質管10であつて、その電解質管10内の
第1の電極領域を、電解質管10とハウジング
18,24との間にある第2の電極領域から分
離し、前記電極領域の一方がナトリウムを含み
他方が硫黄/ナトリウム多硫化物を含む電解質
管、 ●第1の電極領域に延びている電流収集器14,
62、 ●電流収集器14,62を電解質管10から絶縁
する電気的絶縁部材11,31,61、 ●電解質管10の内部長さが電解質管10の平均
の内径の3倍から0.33倍の間であること ●セルの全体長さが電解質管の全体長さより僅か
だけ長いこと、 ●電流収集器14,62の周囲の環状領域で金属
ハウジング18,24と前記絶縁部材11,3
1,61との間に形成されたシール、 とを含み、 ●前記環状シール領域が、全体的に電解質管10
の外周の内側に設けられ、かつその最大直径が
電解質管10の直径の半分より小さいことを特
徴とするセル。 2 特許請求の範囲第1項に記載のナトリウム硫
黄セルであつて、電解質管10の内部長さが管の
平均内径の1.5から0.7倍であることを特徴とする
セル。 3 特許請求の範囲第1項又は第2項に記載のナ
トリウム硫黄セルであつて、前記金属ハウジング
18,24が一方の端部に金属閉鎖部材24を有
する筒状のメタルケーシング部分18を含み、前
記金属閉鎖部材が開口部を有してそこから前記の
電流収集器14が延び、前記シールが、金属閉鎖
部材の前記開口周辺部分と前記絶縁部材11,3
1,61との間に形成されることを特徴とするセ
ル。 4 特許請求の範囲第1から3項のいずれか1項
に記載のナトリウム硫黄セルであつて、 前記電気的絶縁部材が前記電流収集器14の周
囲のブツシユ31を含むことを特徴とするセル。 5 特許請求の範囲第4項に記載のナトリウム硫
黄セルであつて、前記管状電解質材料10が円筒
状βアルミナ管であつて、βアルミナ管にその端
部において密封された環状のセラミツク閉鎖部材
30を備えたものを含み、そのシールが閉鎖部材
30と前記ブツシユ31との間に形成されている
ことを特徴とするセル。 6 特許請求の範囲第5項に記載のナトリウム硫
黄セルであつて、前記環状セラミツク閉鎖部材が
αアルミナで形成されていることを特徴とするセ
ル。 7 特許請求の範囲第5項に記載のナトリウム硫
黄セルであつて、前記環状セラミツク閉鎖部材が
βアルミナで形成されていることを特徴とするセ
ル。 8 特許請求の範囲第3項に記載のナトリウム硫
黄セルであつて、前記電気的絶縁部材が電解質管
の一方の端部を横切つているセラミツク覆い閉鎖
部材11,61を含むことを特徴とするセル。 9 特許請求の範囲第8項に記載のナトリウム硫
黄セルであつて、セラミツク閉鎖部材が電解質管
の部分であることを特徴とするセル。 10 特許請求の範囲第1又は9項に記載のナト
リウム硫黄セルであつて、金属閉鎖部材とセラミ
ツク閉鎖部材との間の前記シールが電解質管の直
径の4半分より小さいことを特徴とするセル。 (産業上の利用分野) 本発明は、ナトリウム硫黄セル及びこのセルか
ら形成される電池に関する。 (従来技術) ナトリウム硫黄セルは、適切な密封上の問題が
あることから長年にわたつてかなりの注意が払わ
れてきた。 長い間、管状の固体の電解質材料を使用する円
筒状のセルが平板状のセルよりかなり優れている
と認められてきた。 管状のセル内部構造は、中心がナトリウムの型
のこともあり、そこでは電解質管が、管内の液体
ナトリウムを硫黄/ナトリウム多硫化物から分離
し、硫黄/ナトリウム多硫化物は電解質管の外側
とケーシングとの間の環状領域にあるものであ
る。 中心が硫黄であるセルの内部では、硫黄/ナト
リウム多硫化物が管内にあり、ナトリウムが電解
質管とケーシングとの間の環状領域にある。 どちらの場合も、電流収集器は中心領域から外
側に向かつて延びなければならない。 電解質管は一方の端部が閉じられて形成されて
いるが、他方の端部は電流収集器の周囲に密封さ
れていなければならない。 さらに、ハウジングと電解質管との間の環状領
域も密封されていなければならない。 現在は実用的には、電解質管の開放端の周囲に
αアルミナの剛性の環を固定して、この環状の閉
鎖部材を、セル内のナトリウム領域と硫黄領域の
両方を閉じるために密封している。 (従来技術の問題点) 種々の技術的な変形が機械的な構造形態に関し
て提案されてきたが、これらは全て金属製の閉鎖
部材とαアルミナセラミツク環との間のシールに
比較的大きな直径のものを必要としていた。 本願発明を説明するためには現状の技術とし
て、セルの構造のみならず電池の構造について
も、今日の実用技術について詳細に考慮する必要
がある。 従来技術におけるナトリウム硫黄電池を実用に
供するためには、ナトリウム硫黄電池は非常に多
数のセルを内蔵しなければならない。乗り物用に
は、現在入手できる最大のセルを使用して、5連
セルの電池ができると見ることができるであろ
う。各連が96個のセルを直列に含み、全部で480
個のセルになる。 セルが、例えばもしそれが過放電すると開放回
路になるかもしれないので、硫黄ナトリウム電池
内ではこれらの連の間で交差相互接続する必要が
ある。つまり、連続した直列のセルの連では開放
回路のセルがあると、連内のその他のセルから出
力することができなくなる。それで連間が典型的
に交差接続されると、1つの連の中の4個のセル
のグループが他の連のなかの同様なセル達と並列
に接続される。 このような電池内では、もし1つの連内のどれ
か1個のセルが故障して、たとえば過放電によ
り、開放回路になつたらその連の中の4個のセル
のグループ内のその他の3個のセルからは出力が
できなくなる。そのうえ、さらにもし連が5つあ
つて1つの連が開放回路になると、並列している
連が電池の全電流を運ばなければならないが、そ
れで、もし連が5つあるだけなら、4つの連が全
電流を運び、多分過負荷になつてしまうであろ
う。 この上述の例示のように480個のセルを使用し
ても、電池はもしたつた数個のセルが壊れただけ
としても乗り物から外し、セルを修理・交換しな
ければならなくなる。そのうえ、ナトリウム硫黄
電池の中の個々のセルの交換は、電池の中にある
セルと交換セルとの交流電状態の相合わせをする
必要があるから厄介である。 これまではナトリウム硫黄セル及び電池の開発
は、コストの効率上の理由から、ここのセルがで
きるだけ大きく作られるべきであるという基本で
進められてきた。近年の技術開発では、このよう
なセルのためのβアルミナ電解質管が数十cmもの
長さで製造できるようになつている。セルの費用
の主要部分は、セルの密封に関して上昇してい
る。 (目的) 本願発明は、ナトリウム硫黄セルにおいて近年
の代表的なセルに比較して、小さいシールを有
し、電解質管の直径比に対する長さ(以下、外観
比という)を比較的小さくして、総合して製造上
のコスト及び信頼性の上で予測できなかつた効果
を奏するセルを提供することを目的とする。 (問題点を解決するための手段) 上記の問題を解決するため、本発明は次のよう
な構成を有するナトリウム硫黄セルを提供する。 即ち、本ナトリウム硫黄セルは金属ハウジング
を有し、ハウジングの中にセラミツク電解質管が
あり、電解質管は第1の電極領域をその中に入れ
て、電解質管とハウジングとの間にある第2の電
極領域から分離している。電極領域の一方はナト
リウムを含有し、他方は硫黄/ナトリウム多硫化
物を含有する。本ナトリウム硫黄セルはさらに、
第1の電極領域中に延びている電流収集器とこの
電流収集器を電解質管から絶縁する電気的絶縁部
材を有する。電解質管の内部長さはこの管の平均
内径の3倍と0.33倍との間であり、密封体(以
下、シールという)が金属ハウジングと絶縁部材
との間で、電流収集器の周囲の環状領域にある。
そしてこの本発明のセルにおいて、前記環状シー
ル領域が全体として電解質管の外周の内側にあ
り、この環状シール領域の最大直径がこの電解質
管の直径の半分より小さいことを特徴とする。 (作用) 本発明によるセルは、小さい直径のシールを有
し、同時に電解質管の直径比に対する長さが比較
的小さく、それらが総合して、以下に詳述するよ
うな作用により、製造上のコスト及び信頼性の上
で予測できなかつた効果を奏する。 なお、管の直径比に対する長さが小さいこと
は、今日の実用技術の常識をはるかに超えたもの
である。 ナトリウム硫黄セルから引き出せる最大電流
は、とりわけ、陰極物質及び陽極物質に曝される
電解質の表面積に依存する。 セルのサイズを小さくすればこの表面積が減少
するが、セルの長さが同じであれば外観比を大き
くすると面積が増大し、それにより最大電流の保
持に助けになる。そうであつたとしても、このよ
うなセルから引き出すことができる最大電流は、
その長さが短いために、従来のセルに比較して非
常に小さく、典型的には、従来のセルで60Aに対
し2Aの程度であろう。 このことから、電解質材料の中の電極用の中心
の電流収集器は従来のセルの中のものよりずつと
小さい直径にすることができる。 これは、セルの密封の問題をかなりの程度簡単
にし、製造上の改善を可能にする。 中心の電流収集器は比較的小径の円筒状の棒で
よく、このような棒はセルのためのセラミツクの
端部閉鎖板の中に、そのセラミツクの中の穴を通
して棒を単に押し込むことにより密封することが
できる。この棒が比較的小径であることから、熱
膨張による寸法変化を非常に小さくできる。 収集器の棒の直径の電解質の直径に対する比
は、電流が小さいために従来のセルに比較してと
ても小さく、このために熱膨張変化のパーセンテ
ージである許容誤差がすつと小さくなる。 この構造によれば、電解質の上下端の閉鎖部材
を電解質材料、例えばβアルミナで作成すること
も容易に可能になる。そしてそう作成することに
よりセルの体積当たりの有効面積が高くなる。 簡単な構造であること、これについては後にさ
らに説明するが、それとは別に上述のセルは信頼
性の上で非常に重要な効果を奏する。 第1にβアルミナ電解質管が短いことにより、
長い管に比較して極めて欠陥の虞れが低く、この
ため電解質を損なう可能性が非常に減少する。 現在800から1000回の充・放電サイクルの間も
つ電解質材料を製造することが可能である。非常
に短いセルを使用すれば、セルの充・放電サイク
ルで測つた寿命は多分とても増加するであろう。 このセルは同じ出力とエネルギー貯蔵容量に対
する従来のセルより物理的に小さいから、従来の
大きなセルによるよりはるかに多くのセルを使用
しなければならない。 もし、セルが60Aでなく2Aの最大電流容量で
あれば同じ最大電流容量を得るためには30倍のセ
ルを使用しなければならない。このため、電池
に、それまでに比しとても多くの連を並列に装備
しなければならない。 直列のセルの数は必要な電圧に依存する。本発
明のセルは、高電圧、即ち所定の出力のための電
流量がかなり小さく、このため導電体のサイズが
小さくなるために多くの用途には好ましい高電圧
の、例えば、1000Vの電池を可能にする。 しかし、本来非常により多くのセルが電池内に
あることにより、個々のセルが同じ壊れるまでの
平均時間(MTBF)であるとしても電池の信頼
性が総合的に改善される。 本発明のセルでは、上述のように既存のセルに
比しMTBFが改善されており、これによりこれ
らのセルを電池内で使用すると非常に電池の総合
的な寿命が改善される。 ナトリウム硫黄電池においては、セルは損なわ
れると開放回路になることが望ましい。もし、損
なわれたセルがシヨートする場合、もし、電池内
で交差接続を適用して個々のセルを並列にすれ
ば、この低インピーダンスが他の並列にあるセル
全体にわたつて現れる。 この交差接続がセルのグループの並列に接続す
れば、1個のセルの中のシヨートによりグループ
の中の他の全てのセルを通じて余分な電流が流れ
る。 損なわれたセルが確実に開放回路になるために
は、中心電流収集器がフユーズになるように形成
されるか、セルが、2つの電流収集器のどちらか
へのリード線中のフユーズと一体になるように配
置できるであろう。 個々のセルを通じる電流が比較的低い、例えば
最大2Aであるため、また、セルが多数、例えば
100セル、並列に接続されていることから、もし、
1つのセルがシヨートしたら、そのセルに非常に
大きな、通常の負荷をはるかに超えた電流が通じ
る。 このように、もしセルがシヨートし結果として
並列しているセルの負荷電流を運ばなければいけ
ない場合に溶ける金属製の棒型の電流収集器を製
造することは容易に可能である。 上述の多数の比較的小さなセルを持つナトリウ
ム硫黄電池によれば、たとい個々のセルにフユー
ズが備わつていなくても、セルが損なわれたとき
に確実に開放回路にするという大きな保護が備わ
る。即ち、1つのセルに過剰な電流が通過した
ら、陽極領域のナトリウムが急速に電解質ナトリ
ウムイオンを介して伝え、陽極領域にナトリウム
がなくなると電導が止む。 上述のような短いセルは、長いセルに比べさら
に製造が簡単であるという効果を奏する。これ
は、中心の電流収集器の配列の角度の誤りが重大
でないということである。電流収集器はだから挿
入されるところの端だけで容易に支持されるであ
ろう。 (実施態様) 1つの構造としては、金属ハウジングは円筒状
の金属ケーシング部分を有し、この部分は金属閉
鎖部材を一方の端部に有する。この金属閉鎖部材
は前記電流収集器を取り囲む開口を有し、前記シ
ールが閉鎖部材の開口周辺部分と前記絶縁部材と
の間に形成される。電気的絶縁部材は前記電流収
集器を囲むブツシユであつてもよい。 そして前記管状の電解質材料は、円筒状のβア
ルミナ管からなり、βアルミナの一方の端部に環
状のセツラミツク閉鎖部材が密封されていて、こ
のシールはこの閉鎖部材と前記ブツシユとの間に
形成される。この環状セラミツク閉鎖部材はαア
ルミナあるいはβアルミナで形成される。 電気的絶縁部材が、ブツシユの替わりに電解質
管の一方の端部を横切るセラミツク閉鎖部材で形
成されることもある。セラミツク閉鎖部材は電解
質管と一体であつてもよい。金属閉鎖部材とセラ
ミツク閉鎖部材との間のシールの最大直径は電解
質管の直径の4半分であることが好ましい。 金属閉鎖部材はセラミツク部材に対して圧縮密
封されることができるが、熱−圧縮結合又はソフ
ト金属製の中間層を使用するテーパシールのよう
な冷間圧縮技術によつて得られる拡散結合を使用
することが好都合である。 金属閉鎖部材は金属ケーシングの周囲を囲んで
溶接によつて密封される。 金属閉鎖部材の内周にセラミツク閉鎖板か前記
のブツシユが小さな直径のシールで固定される。 このような小さな直径のシールは実施するのに
大きな直径のシールより容易かつ経済的であるだ
けでなく高度の信頼性をもつて作成することがで
きる。 電解質は一方に一体の閉じた端を形成すること
ができ、電流導体及びシールを管の他方の端に形
成する。 別法としは、電解質管の両端にセラミツク閉鎖
板を配する。このような場合、一般的に電流収集
器が一方の端部にある閉鎖板を通つて延びなけれ
ばならない。また、金属ハウジングは一方が開い
た端で上記のように密封されている罐として形成
される。 前記に示したように、上記密封技術は特に短い
円筒状のセルに適用される。そのセルとは、電解
質部材の内部長さが部材の平均内径の3倍から
0.33倍の間であつて、好ましくは、その平均径の
1.5倍から0.7倍の間にある。 セルの、電流収集器を挿入する方とは異なる方
の端に、電流収集器の挿入深度を制限する止めを
設けてもよい。 電解質材料は密封されたセラミツク端部材を備
えた管として形成される。これらの端部材はαア
ルミナでも形成されるが、βアルミナのような電
導性の電解質材料で形成されることが好都合であ
る。 しかし、電解質部材を一方の端が閉鎖されてい
るカツプ型の部材として、あるいは瓶型の部材と
して形成されること、即ち、一方の端が閉鎖され
ていて他方の端に内曲がりのフランジを有する管
状の部材として形成されることが好都合である。
この内曲かりのフランジが開口を形作り、そこか
ら電流収集器を挿入する。 このようなセルではナトリウムは電解質材料の
内部に置かれることが好都合である。 電流収集器は内曲がりのフランジに強制的に嵌
め込まれる。 硫黄電極は予め形成された円筒状部材か、電解
質材料の円筒状部分の外側の回りに合わせて配置
された2つかそれ以上の部分の円筒状部材であろ
う。 組立体はそれから、第2の電流収集器を構成す
る外側ケースに置かれる。外側ケースに溶接され
ている弾撥手段が、頂部の板か電解質の頂部に下
向きに保持され、内部部品を所定の位置に維持す
るように備えられる。 中心ナトリウム型セルでは、電解質又は電解質
の筒状部分の内部表面に通常の技術で詰め芯が設
けられる。詰め芯が金属部材、例えば鉄の箔で電
解質の表面に近接して毛細管領域を形成される場
合、詰め芯を形成又は挿入してよいように、セラ
ミツクデイスクを使用して、管状又はカツプ型の
電解質部材の端部にわたすことが好都合である。 このセラミツクデイスクはαアルミナ又はβア
ルミナで作られる。このようなデイスクは真空又
は不活性雰囲気中でグレージングにより位置を固
定される。電解質部材がそれぞれの端で板により
密封された管である場合、2つの端はこのように
してグレージングで固定される。 上述のようにして製造される、中心ナトリウム
型セルでは、電解質部材の内部にナトリウムを中
心の電流収集器挿入用の穴を通して充填すること
が好都合である。このような充填は例えば、内部
を不活性ガスで吹き払つた後、穴を通して充填管
を挿入して行われ、充填管は穴より小さい直径で
充填工程中にガスが逃げられる。 上述のように、小さいセルの電流容量が比較的
小さいために、陰極構造は代表的には炭素繊維ま
たは、炭素繊維と他の材料との混合物で形成さ
れ、繊維は陰極反応物に含浸して、陰極電流を外
側ケースの導電領域に導くために用いられる。 外側ケースは例えばアルミニウムで形成されて
部分的に腐食抵抗被覆により被覆される。ケース
の他の部分は、陰極反応物に接触していて、不動
態化する傾向があり、硫化物材料の非電動性の層
を有する。これが、また、セルの自動組立製造に
適合する簡単な製造工程に通じる。 (実施例) 以下に、添付の図面を参照しながらさらに具体
的に説明する。 第1図は、本発明のセルの実施例である中心ナ
トリウム型のナトリウム硫黄セルを示す。 このセルは円筒状のβアルミナ電解質部材又は
電解質管10を含み、それは直径に対する長さの
比が約0.83であり、その頂部及び底部がセラミツ
ク端板11,12でそれぞれ閉鎖されている。 これらの端板は、特にこの実施例では、αアル
ミナで形成されているが、βアルミナで形成する
こともできる。 端板は後述するようにしてグレージングで筒状
部材10に密封されている。密封された組立体の
中に鉄箔部材13が、βアルミナの円筒状の表面
に近接して設けられ、その表面に近接して毛細管
領域を残して詰め芯を構成している。 組立体の内部は、セルの作動温度では液体であ
るナトリウムが充填されている。 電流収集器棒14がナトリウムのなかに延びて
いて、この棒は頂部の板11のテーパ状の開口1
5を通して押し込んで装着され、その下端で底板
12に設けた止め16に接触している。βアルミ
ナの円筒状部分の外側の周囲に、炭素繊維材料が
硫黄に含浸している2つの半円筒状部材17で構
成される環状の陰極構造体がある。 これらの部材が電解質10と外側のアルミニウ
ムのカツプ型のケーシング18との間にあり、陰
極部材17はβアルミナとケーシングとの両方に
接触している。 これらの陰極部材は熱した硫黄に含浸した繊維
材料を圧縮する知られた方法で形成され、そこで
硫黄は冷却され固体にされ、それにより、部材を
圧縮状態に保持してセルの組立を容易にする。 セルが、作動温度、典型的には350℃に上昇す
ると硫黄は溶けて繊維材料の弾力で、部品17
を、ケーシング18と電解質10とに良好に接触
させる。 ケーシング18の一部はその内表面に耐腐食性
電子伝導性被覆21を、ケーシングと炭素繊維と
の間に電子伝導経路を提供するために、被覆す
る。 組立体はケーシングの中に位置に保持され、外
側の環状領域は環状金属頂部蓋又は閉鎖部材24
の手段で密封され、その手段は、例えば、電子ビ
ーム溶接などでケーシング18にその周囲を囲ん
でセルの金属ハウジングを完成するために溶接さ
れ、電流収集器を囲む頂部板11に密封される。 最も簡単な形では、金属閉鎖部材24は弾撥部
材でシール環、例えば、第1図に示すように頂部
板11のボス26を取り巻く環状ワツシヤ25を
下向きに保持する。 第2図は、第1図の構造体の変型を示す。 第2図における構成では、頂部板30はイオン
伝導性の電解質材料が使用される。 これは電気的に電流収集器14から絶縁されな
ければならず、αアルミナブツシユ31が閉鎖板
30にグレージングで結合される。 第2図に示す構造体では電流収集器14は消耗
品のリベツト端子32を有し、リベツトブツシユ
の間及びリベツトと収集器との間に溶接密封を形
成する。 第2図においても金属閉鎖部材24が、電子ビ
ーム溶接などでケーシング18の頂部の端に溶接
され、セラミツク材料に拡散結合により固定され
ている組立体が示されている。 特にこの実施例では、金属部材24とブツシユ
31とが協同するテーパ状の表面を有していて、
圧縮結合を形成するために表面間でアルミニウム
の薄層と一緒に押しつけられている。 第2図で、電解質管には底部閉鎖板33があ
り、これもβアルミナで形成されていて、ガラス
で管10に密封されている。この板33はこのよ
うにセル電解質の一部を構成していて、硫黄電極
が板33とハウジングの底部35との間に、含浸
された繊維材料のデイスク34を含んでいる。α
アルミナ分離器36は板33をハウジングから隔
てている。 説明している型のセルにおける中心電流収集器
は、大きな電流を引き起こす故障の際にセルを開
放回路にするフユーズとして作ることができる。
他の方法でセルにフユーズを備えることもでき
る。故障の際開放回路になるセルであれば、多く
を並列に接続できる。 第3図は、電流収集器を絶縁ブツシユに密封す
る方法を示すセル構造の部分断面図であつて、セ
ルの頂部の金属閉鎖部材60が電解質管のための
セラミツク閉鎖部材61の直近にあるものに使用
するのに好適な構造を示す。この場合、金属60
とセラミツク61との間には電極材料がなく、そ
れでセラミツクはαアルミナである。 電流収集器は、直径が大きくなつている部分6
3がある棒62からなり、それがシール組立体を
通過するところは電気的絶縁被覆がされている。
リベツトは2つの部品55,56から形成されて
いて、絶縁用のワツシヤ57により分離されてい
る。 第3図における構造では、リベツト55の上部
は金属閉鎖部材60の上になる頭部を有する円筒
状体であるから、リベツトの軸方向の圧縮力によ
り円筒状部分を外側方向に変形して金属閉鎖部材
60とアルミナ閉鎖部材61とに密封する。リベ
ツトの下方部品56は直径方向に外側に変形し、
アルミナ閉鎖部材61を密封する。 (発明の効果) 以上詳述したように、本発明によるセルは、小
さい直径のシールを有し、同時に電解質管の直径
比に対する長さが比較的小さく、それらが総合し
て製造上のコスト及び信頼性の上で予測できなか
つた効果を奏するものである。
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US4977044A (en) * | 1989-10-03 | 1990-12-11 | Hughes Aircraft Company | Sodium-sulfur thermal battery |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5122613A (en) * | 1974-08-20 | 1976-02-23 | Sumitomo Metal Ind | Tenroshuten niokeru yokono tansoryooyobi ondono seigyohohonarabini sochi |
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---|---|---|---|---|
US3064065A (en) * | 1961-05-10 | 1962-11-13 | Sonotone Corp | Fusion-sealed metal-encased rechargeable alkaline battery cell |
US4020246A (en) * | 1974-03-04 | 1977-04-26 | Trw Inc. | Low temperature primary electrolyte cell |
GB1499824A (en) * | 1974-03-11 | 1978-02-01 | Secretary Industry Brit | Sodium-sulphur battery cells |
GB1505987A (en) * | 1974-05-01 | 1978-04-05 | Secretary Industry Brit | Electric cells |
FR2290766A1 (fr) * | 1974-11-06 | 1976-06-04 | British Railways Board | Element de piles galvaniques |
GB1526249A (en) * | 1974-11-27 | 1978-09-27 | Battelle Institut E V | Rechargeable galvanic sodium-sulphur cells and batteries and methods of manufacturing same |
DE2459530A1 (de) * | 1974-12-17 | 1976-07-01 | Bbc Brown Boveri & Cie | Elektrochemische speicherzelle |
GB1525709A (en) * | 1975-04-10 | 1978-09-20 | Chloride Silent Power Ltd | Thermo-electric generators |
GB1506505A (en) * | 1975-07-03 | 1978-04-05 | Chloride Silent Power Ltd | Alkali metal-sulphur cells |
US4112203A (en) * | 1976-07-06 | 1978-09-05 | The Dow Chemical Company | Alkali metal/sulfur battery |
DE2831191A1 (de) * | 1978-07-15 | 1980-01-24 | Bbc Brown Boveri & Cie | Elektrochemische speicherzelle |
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