JPH0582161A - ナトリウム−硫黄電池 - Google Patents
ナトリウム−硫黄電池Info
- Publication number
- JPH0582161A JPH0582161A JP3243686A JP24368691A JPH0582161A JP H0582161 A JPH0582161 A JP H0582161A JP 3243686 A JP3243686 A JP 3243686A JP 24368691 A JP24368691 A JP 24368691A JP H0582161 A JPH0582161 A JP H0582161A
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- Japan
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- solid electrolyte
- sulfur
- sodium
- electrolyte tube
- anode
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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
- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】常温と使用温度との間で熱サイクルが電池に負
荷されても、陽極容器の底板と固体電解質管との間隙に
硫黄が堆積するのをなくして、常温への降下時に固体化
された硫黄による応力により固体電解質管が破損するの
を防止する。 【構成】陽極容器１の底板３の内側上面に対し、前記固
体電解質管５側に指向する凸状部８を形成し、その斜面
８ａを硫黄が外側へ流動して陽極用導電材７に吸収され
るようにする。
荷されても、陽極容器の底板と固体電解質管との間隙に
硫黄が堆積するのをなくして、常温への降下時に固体化
された硫黄による応力により固体電解質管が破損するの
を防止する。 【構成】陽極容器１の底板３の内側上面に対し、前記固
体電解質管５側に指向する凸状部８を形成し、その斜面
８ａを硫黄が外側へ流動して陽極用導電材７に吸収され
るようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ナトリウム−硫黄電
池に関するものである。
池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のナトリウム−硫黄電池において
は、有底円筒状の陽極容器の内部に同じく有底円筒状を
なすセラミック製の固体電解質管を収容して陽極容器及
び固体電解質管の上端部間を絶縁リングにより気密的に
接合固定し、該絶縁リングの上部を陰極蓋により密閉し
ている。又、陽極容器と固体電解質管との間に形成され
る陽極室には陽極活物質としての硫黄を含浸したカーボ
ンマット等よりなる肉厚円筒状の陽極用導電材を収容す
るとともに、固体電解質管内部の陰極室には陰極活物質
としてのナトリウムを収容している。そして、３００〜
３５０℃に加熱された状態で、前記陰極室内の溶融ナト
リウムと陽極室の硫黄とがイオン化されて固体電解質管
をナトリウムイオンが透過して硫黄と反応し、放電が行
われるようになっている。
は、有底円筒状の陽極容器の内部に同じく有底円筒状を
なすセラミック製の固体電解質管を収容して陽極容器及
び固体電解質管の上端部間を絶縁リングにより気密的に
接合固定し、該絶縁リングの上部を陰極蓋により密閉し
ている。又、陽極容器と固体電解質管との間に形成され
る陽極室には陽極活物質としての硫黄を含浸したカーボ
ンマット等よりなる肉厚円筒状の陽極用導電材を収容す
るとともに、固体電解質管内部の陰極室には陰極活物質
としてのナトリウムを収容している。そして、３００〜
３５０℃に加熱された状態で、前記陰極室内の溶融ナト
リウムと陽極室の硫黄とがイオン化されて固体電解質管
をナトリウムイオンが透過して硫黄と反応し、放電が行
われるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この従来構成のナトリ
ウム−硫黄電池は、陽極容器の底板の内側上面が偏平状
であるために、該底板の上面と固体電解質管の底部下面
とにより形成された間隙に硫黄が堆積し易く、この堆積
硫黄が電池に作用する常温と３００〜３５０℃の使用温
度との間の熱サイクルにより液体と固体との間で状態変
化し、かつ固体電解質管と陽極容器との熱膨張率の相違
により、陽極容器の底板と固体電解質管の底部とが硫黄
の固化状態で拘束されて固体電解質管に応力が作用し、
該固体電解質管が破壊されるという問題があった。すな
わち、電池が使用温度から硫黄が凝固する温度になる
と、陽極容器の底部と、固体電解質管の底部との間隙の
硫黄が固化して陽極容器と固体電解質管を拘束するとと
もに、この状態でさらに温度が低下して常温になる過程
で、セラミックよりなる固体電解質管と、金属製の陽極
容器とが熱膨張率の相違によって前記間隙が小さくなる
ため、固体電解質管の底部に局部的な応力が発生して、
該固体電解質管を破損するという問題があった。
ウム−硫黄電池は、陽極容器の底板の内側上面が偏平状
であるために、該底板の上面と固体電解質管の底部下面
とにより形成された間隙に硫黄が堆積し易く、この堆積
硫黄が電池に作用する常温と３００〜３５０℃の使用温
度との間の熱サイクルにより液体と固体との間で状態変
化し、かつ固体電解質管と陽極容器との熱膨張率の相違
により、陽極容器の底板と固体電解質管の底部とが硫黄
の固化状態で拘束されて固体電解質管に応力が作用し、
該固体電解質管が破壊されるという問題があった。すな
わち、電池が使用温度から硫黄が凝固する温度になる
と、陽極容器の底部と、固体電解質管の底部との間隙の
硫黄が固化して陽極容器と固体電解質管を拘束するとと
もに、この状態でさらに温度が低下して常温になる過程
で、セラミックよりなる固体電解質管と、金属製の陽極
容器とが熱膨張率の相違によって前記間隙が小さくなる
ため、固体電解質管の底部に局部的な応力が発生して、
該固体電解質管を破損するという問題があった。
【０００４】なお、前記熱サイクルにより固体電解質管
が破損すると、ナトリウムと硫黄とが激しく反応して、
発熱を伴いながら多硫化ナトリウムを生成する。そし
て、この多硫化ナトリウムの腐食性と発熱反応による異
常高温とから、陽極容器が溶けてしまうという危険があ
った。
が破損すると、ナトリウムと硫黄とが激しく反応して、
発熱を伴いながら多硫化ナトリウムを生成する。そし
て、この多硫化ナトリウムの腐食性と発熱反応による異
常高温とから、陽極容器が溶けてしまうという危険があ
った。
【０００５】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題点に着目してなされたものであって、その目的
は常温と使用温度との間で熱サイクルが負荷されても固
体電解質管の底部と陽極容器の底板との間隙に陽極活物
質が堆積するのを防止して、陽極活物質の固化状態で固
体電解質管が応力により破損するのを防止することがで
きるナトリウム−硫黄電池を提供することにある。
する問題点に着目してなされたものであって、その目的
は常温と使用温度との間で熱サイクルが負荷されても固
体電解質管の底部と陽極容器の底板との間隙に陽極活物
質が堆積するのを防止して、陽極活物質の固化状態で固
体電解質管が応力により破損するのを防止することがで
きるナトリウム−硫黄電池を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は、有底円筒状の陽極容器の内部に同じ
く有底円筒状の固体電解質管を収容し、前記陽極容器の
開口端部と固体電解質管の端部を絶縁リングにより接合
固定し、該絶縁リングの開口部を陰極蓋により密閉する
とともに、前記陽極容器と固体電解質管との間に形成さ
れた陽極室には陽極活物質としての硫黄を含浸させた陽
極用導電材を収容し、固体電解質管内部に形成された陰
極室には陰極活物質としてのナトリウムを収容したナト
リウム−硫黄電池において、前記陽極容器の底板の内側
を凸状としたものである。
めに、この発明は、有底円筒状の陽極容器の内部に同じ
く有底円筒状の固体電解質管を収容し、前記陽極容器の
開口端部と固体電解質管の端部を絶縁リングにより接合
固定し、該絶縁リングの開口部を陰極蓋により密閉する
とともに、前記陽極容器と固体電解質管との間に形成さ
れた陽極室には陽極活物質としての硫黄を含浸させた陽
極用導電材を収容し、固体電解質管内部に形成された陰
極室には陰極活物質としてのナトリウムを収容したナト
リウム−硫黄電池において、前記陽極容器の底板の内側
を凸状としたものである。
【０００７】
【作 用】この発明のナトリウム−硫黄電池において
は、陽極容器の底板の上面に凸状部が形成されているの
で、該凸状部と固体電解質管の底部との間隙に流入した
溶融状態の硫黄は、凸状部の斜面に沿って、陽極用導電
材側へ移動して該導電材に含浸される。このため、凸状
部と固体電解質管の底部との間隙には、溶融硫黄は堆積
せず、電池の動作が停止されて、使用温度から常温に降
下される過程で陽極容器と固体電解質管の材質の相違に
よる熱膨張率の相違に起因して前記間隙が小さくなって
も、該間隙に固体化した硫黄が存在することはなく、従
って、固体電解質管が応力により破損することはない。
は、陽極容器の底板の上面に凸状部が形成されているの
で、該凸状部と固体電解質管の底部との間隙に流入した
溶融状態の硫黄は、凸状部の斜面に沿って、陽極用導電
材側へ移動して該導電材に含浸される。このため、凸状
部と固体電解質管の底部との間隙には、溶融硫黄は堆積
せず、電池の動作が停止されて、使用温度から常温に降
下される過程で陽極容器と固体電解質管の材質の相違に
よる熱膨張率の相違に起因して前記間隙が小さくなって
も、該間隙に固体化した硫黄が存在することはなく、従
って、固体電解質管が応力により破損することはない。
【０００８】
【実施例】以下、この発明を具体化したナトリウム−硫
黄電池の一実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。
黄電池の一実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】図１に示すように、陽極容器１は円筒体２
と該円筒体２の下端縁に嵌合固定された底板３とにより
有底円筒状に形成されている。前記円筒体２の上部に形
成したフランジ部の上面にはα−アルミナよりなる絶縁
リング４の下面が熱圧接合され、その下部内周面にはβ
−アルミナ等よりなる有底円筒状の固体電解質管５の上
部外周面が接合固定されている。前記絶縁リング４の上
端面には陰極蓋６が接合固定されている。そして、この
固体電解質管５の外側には陽極室Ｒ１が区画形成され、
内側には陰極室Ｒ２が区画形成されている。
と該円筒体２の下端縁に嵌合固定された底板３とにより
有底円筒状に形成されている。前記円筒体２の上部に形
成したフランジ部の上面にはα−アルミナよりなる絶縁
リング４の下面が熱圧接合され、その下部内周面にはβ
−アルミナ等よりなる有底円筒状の固体電解質管５の上
部外周面が接合固定されている。前記絶縁リング４の上
端面には陰極蓋６が接合固定されている。そして、この
固体電解質管５の外側には陽極室Ｒ１が区画形成され、
内側には陰極室Ｒ２が区画形成されている。
【００１０】前記陽極室Ｒ１内には陽極活物質としての
硫黄（Ｓ）を含浸したカーボンマット等よりなる陽極用
導電材７が収容されている。又、前記陰極室Ｒ２内には
陰極活物質としてのナトリウム（Ｎａ）が収容されてい
る。さらに、前記陰極室Ｒ２の上部空間には、窒素ガス
やアルゴンガス等の不活性ガスＧが所定の圧力で封入さ
れ、この不活性ガスＧによりナトリウム（Ｎａ）が加圧
されている。
硫黄（Ｓ）を含浸したカーボンマット等よりなる陽極用
導電材７が収容されている。又、前記陰極室Ｒ２内には
陰極活物質としてのナトリウム（Ｎａ）が収容されてい
る。さらに、前記陰極室Ｒ２の上部空間には、窒素ガス
やアルゴンガス等の不活性ガスＧが所定の圧力で封入さ
れ、この不活性ガスＧによりナトリウム（Ｎａ）が加圧
されている。
【００１１】前記陰極蓋６は図示しない導電部材を介し
て固体電解質管５内のナトリウム（Ｎａ）に接触して、
陰極側の集電が行われる。そして、放電時にナトリウム
（Ｎａ）が固体電解質管５をナトリウムイオンとなって
透過して、陽極室Ｒ１側へ移動されるようになってい
る。
て固体電解質管５内のナトリウム（Ｎａ）に接触して、
陰極側の集電が行われる。そして、放電時にナトリウム
（Ｎａ）が固体電解質管５をナトリウムイオンとなって
透過して、陽極室Ｒ１側へ移動されるようになってい
る。
【００１２】前記陽極容器１を構成する底板３の上面に
は前記固体電解質管５の底部と対応して、曲面の凸状部
８が形成され、該凸状部８と固体電解質管５との間隙９
の中心部から溶融硫黄Ｓが外側方へ案内移動されるよう
に形成されている。
は前記固体電解質管５の底部と対応して、曲面の凸状部
８が形成され、該凸状部８と固体電解質管５との間隙９
の中心部から溶融硫黄Ｓが外側方へ案内移動されるよう
に形成されている。
【００１３】次に、前記のように構成されたナトリウム
−硫黄電池について作用を説明する。このナトリウム−
硫黄電池の完全充電完了状態においては、大半のナトリ
ウム（Ｎａ）が陰極室Ｒ２内に貯留されている。この状
態で放電を開始すると、陰極室Ｒ２の上部空間に封入さ
れた不活性ガスＧの圧力により、ナトリウム（Ｎａ）が
固体電解質管５をナトリウムイオン（Ｎａ+ ）となって
透過して、陽極室Ｒ１側へ移動される。そして、このナ
トリウム（Ｎａ）が陽極室Ｒ１内の硫黄Ｓと反応して、
多硫化ナトリウムが生成される。
−硫黄電池について作用を説明する。このナトリウム−
硫黄電池の完全充電完了状態においては、大半のナトリ
ウム（Ｎａ）が陰極室Ｒ２内に貯留されている。この状
態で放電を開始すると、陰極室Ｒ２の上部空間に封入さ
れた不活性ガスＧの圧力により、ナトリウム（Ｎａ）が
固体電解質管５をナトリウムイオン（Ｎａ+ ）となって
透過して、陽極室Ｒ１側へ移動される。そして、このナ
トリウム（Ｎａ）が陽極室Ｒ１内の硫黄Ｓと反応して、
多硫化ナトリウムが生成される。
【００１４】この電池の３００℃での動作中において
は、硫黄Ｓ及び多硫化ナトリウムナトリウムがともに溶
融状態にあるため、固体電解質管５の底部と底板３との
間隙９に侵入した溶融硫黄Ｓあるいは多硫化ナトリウム
ナトリウムは、凸状部８の斜面８ａに沿って外側方へ案
内され、その後陽極用導電材７に含浸されるので、間隙
９に堆積することはない。従って、電池の動作を停止
し、雰囲気温度を常温へと降下させていくと、陽極室Ｒ
１内の硫黄が固化しても前記間隙９には硫黄Ｓが存在せ
ず、陽極容器１と固体電解質管５の熱膨張率の相違によ
り、前記間隙９が小さくなっても何ら固体化した硫黄に
よる応力の影響は受けない。
は、硫黄Ｓ及び多硫化ナトリウムナトリウムがともに溶
融状態にあるため、固体電解質管５の底部と底板３との
間隙９に侵入した溶融硫黄Ｓあるいは多硫化ナトリウム
ナトリウムは、凸状部８の斜面８ａに沿って外側方へ案
内され、その後陽極用導電材７に含浸されるので、間隙
９に堆積することはない。従って、電池の動作を停止
し、雰囲気温度を常温へと降下させていくと、陽極室Ｒ
１内の硫黄が固化しても前記間隙９には硫黄Ｓが存在せ
ず、陽極容器１と固体電解質管５の熱膨張率の相違によ
り、前記間隙９が小さくなっても何ら固体化した硫黄に
よる応力の影響は受けない。
【００１５】なお、この発明は前記実施例の構成に限定
されるものではなく、次のように具体化することができ
る。 （１）図３に示すように、凸状部８の形状を円錐形にし
たり、図４に示すように中心部を尖らせたりすること。
されるものではなく、次のように具体化することができ
る。 （１）図３に示すように、凸状部８の形状を円錐形にし
たり、図４に示すように中心部を尖らせたりすること。
【００１６】（２）前記実施例では凸状部８を底板３に
一体状に形成したが、これを別体に形成してビスにより
連結したり、底板３をプレスにより絞り成型して凸状部
８を形成する等、この発明の趣旨から逸脱しない範囲
で、各部の構成を任意に変更して具体化することも可能
である。
一体状に形成したが、これを別体に形成してビスにより
連結したり、底板３をプレスにより絞り成型して凸状部
８を形成する等、この発明の趣旨から逸脱しない範囲
で、各部の構成を任意に変更して具体化することも可能
である。
【００１７】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているため、常温と使用温度との間で熱サイクルが電
池に負荷されても、陽極容器の底板と固体電解質管との
間隙に硫黄が滞留するのをなくして、常温への降下時に
固体化した硫黄による応力により固体電解質管が破損す
るのを防止することができる効果がある。
れているため、常温と使用温度との間で熱サイクルが電
池に負荷されても、陽極容器の底板と固体電解質管との
間隙に硫黄が滞留するのをなくして、常温への降下時に
固体化した硫黄による応力により固体電解質管が破損す
るのを防止することができる効果がある。
【図１】この発明を具体化したナトリウム−硫黄電池の
一実施例を示す縦断面図である。
一実施例を示す縦断面図である。
【図２】陽極容器を構成する底板の斜視図である。
【図３】底板に形成した凸状部の別例を示す断面図であ
る。
る。
【図４】底板に形成した凸状部の別例を示す断面図であ
る。
る。
１ 陽極容器、２ 円筒体、３ 底板、４ 絶縁リン
グ、５ 固体電解質管、６陰極蓋、８ 凸状部、９ 間
隙、Ｒ１ 陽極室、Ｒ２ 陰極室、Ｎａ ナトリウム、
Ｓ 硫黄。
グ、５ 固体電解質管、６陰極蓋、８ 凸状部、９ 間
隙、Ｒ１ 陽極室、Ｒ２ 陰極室、Ｎａ ナトリウム、
Ｓ 硫黄。
Claims (1)
- 【請求項１】 有底円筒状の陽極容器の内部に同じく有
底円筒状の固体電解質管を収容し、前記陽極容器の開口
端部と固体電解質管の端部を絶縁リングにより接合固定
し、該絶縁リングの開口部を陰極蓋により密閉するとと
もに、前記陽極容器と固体電解質管との間に形成された
陽極室には陽極活物質としての硫黄を含浸させた陽極用
導電材を収容し、固体電解質管内部に形成された陰極室
には陰極活物質としてのナトリウムを収容したナトリウ
ム−硫黄電池において、 前記陽極容器の底板の内側を凸状に形成したことを特徴
とするナトリウム−硫黄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3243686A JPH0582161A (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | ナトリウム−硫黄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3243686A JPH0582161A (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | ナトリウム−硫黄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582161A true JPH0582161A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=17107482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3243686A Pending JPH0582161A (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | ナトリウム−硫黄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0582161A (ja) |
-
1991
- 1991-09-24 JP JP3243686A patent/JPH0582161A/ja active Pending
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