JPH06215798A - Ｎａ／溶融塩電池 - Google Patents
Ｎａ／溶融塩電池Info
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- JPH06215798A JPH06215798A JP50A JP582993A JPH06215798A JP H06215798 A JPH06215798 A JP H06215798A JP 50 A JP50 A JP 50A JP 582993 A JP582993 A JP 582993A JP H06215798 A JPH06215798 A JP H06215798A
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- 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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Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体電解質管１の破損時に起こるＮａとＳの
瞬時反応量を最小におさえ、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と、硫黄
または多硫化ナトリウム等の溶融塩を必須成分とする正
極活物質５と、前記両活物質５，７間に介在し、Ｎａイ
オンが通過可能な固体電解質１とを備え、前記両活物質
５，７及び両者の反応生成物に耐食性を有し、かつ固体
電解質１に接して前記ナトリウムを固体電解質に毛細管
力で供給する孔を有する非金属の多孔質部材１４を負極
内に設けたこと。
瞬時反応量を最小におさえ、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と、硫黄
または多硫化ナトリウム等の溶融塩を必須成分とする正
極活物質５と、前記両活物質５，７間に介在し、Ｎａイ
オンが通過可能な固体電解質１とを備え、前記両活物質
５，７及び両者の反応生成物に耐食性を有し、かつ固体
電解質１に接して前記ナトリウムを固体電解質に毛細管
力で供給する孔を有する非金属の多孔質部材１４を負極
内に設けたこと。
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／溶融塩電池としては、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。従来のＮａ／Ｓ電池は図１０に示すように、例え
ばβーアルミナ管又はβ”ーアルミナ管等から成る固体
電解質管１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、各極の活物質５，７と各極の容器すな
わち正極容器３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。さらに固体電解質管１内に
は、特公昭５８−６２７６号公報に記載されているよう
に、Ｎａの流動を抑制できるように固体電解質管１内に
金属製ウイック１２が挿入されている。金属製ウイック
１２としては、Ｎａに対する耐食性を考慮して、一般に
ステンレス製の繊維が使用されている。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、この補助導電材６が電気導体の役割を果たしてい
る。図において、２は電極絶縁材（α−アルミナ等）、
９は正極端子、１０は負極端子、１１はＮａ供給孔を示
す。
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。従来のＮａ／Ｓ電池は図１０に示すように、例え
ばβーアルミナ管又はβ”ーアルミナ管等から成る固体
電解質管１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、各極の活物質５，７と各極の容器すな
わち正極容器３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。さらに固体電解質管１内に
は、特公昭５８−６２７６号公報に記載されているよう
に、Ｎａの流動を抑制できるように固体電解質管１内に
金属製ウイック１２が挿入されている。金属製ウイック
１２としては、Ｎａに対する耐食性を考慮して、一般に
ステンレス製の繊維が使用されている。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、この補助導電材６が電気導体の役割を果たしてい
る。図において、２は電極絶縁材（α−アルミナ等）、
９は正極端子、１０は負極端子、１１はＮａ供給孔を示
す。
【０００３】このような従来の電池で仮に、固体電解質
管１が破損すると、固体電解質管１内に設けたウイック
１２は負極活物質（Ｎａ）７の流動を防止する役目をす
る。しかし、Ｎａと正極活物質（Ｓ）５が直接反応し
て、固体電解質管１内が反応生成熱のため高温となると
金属製ウイック１２が溶融する。仮りに、溶融温度に達
しない場合でも、ＮａとＳの反応生成物である多硫化ナ
トリウムは金属に対して、強い腐食性を示すため、金属
製ウイック１２は短時間で高温腐食する。発明者等の実
験に依れば、1000℃の多硫化ナトリウムに対して、腐食
速度は０.２cm/hであり、ミクロン単位の素線径の金属
繊維では短時間で腐食破損する。その結果、金属製ウイ
ック１２がＮａの流動性を抑制することはできなくな
り、Ｓと反応するＮａ量を抑制出来ない。従って、最悪
の事態には電池容器の損傷を招く場合がある。
管１が破損すると、固体電解質管１内に設けたウイック
１２は負極活物質（Ｎａ）７の流動を防止する役目をす
る。しかし、Ｎａと正極活物質（Ｓ）５が直接反応し
て、固体電解質管１内が反応生成熱のため高温となると
金属製ウイック１２が溶融する。仮りに、溶融温度に達
しない場合でも、ＮａとＳの反応生成物である多硫化ナ
トリウムは金属に対して、強い腐食性を示すため、金属
製ウイック１２は短時間で高温腐食する。発明者等の実
験に依れば、1000℃の多硫化ナトリウムに対して、腐食
速度は０.２cm/hであり、ミクロン単位の素線径の金属
繊維では短時間で腐食破損する。その結果、金属製ウイ
ック１２がＮａの流動性を抑制することはできなくな
り、Ｓと反応するＮａ量を抑制出来ない。従って、最悪
の事態には電池容器の損傷を招く場合がある。
【０００４】そこで、電池の安全性を更に高めるため
に、特開昭６０−３９７７４号公報に記載されている如
く、図１１に示すようにＮａ極である固体電解質管１内
にＮａを貯蔵する安全容器１３を設け、固体電解質管１
の破損時に、ＮａとＳの直接反応量を抑制した電池構造
が提案されている。しかし、この場合も固体電解質へナ
トリウムを供給するために、固体電解質管１と安全容器
１３とのギャップ部に金属製ウイック(金属繊維)１２が
挿入されており、図１０と同様な問題が生じる。
に、特開昭６０−３９７７４号公報に記載されている如
く、図１１に示すようにＮａ極である固体電解質管１内
にＮａを貯蔵する安全容器１３を設け、固体電解質管１
の破損時に、ＮａとＳの直接反応量を抑制した電池構造
が提案されている。しかし、この場合も固体電解質へナ
トリウムを供給するために、固体電解質管１と安全容器
１３とのギャップ部に金属製ウイック(金属繊維)１２が
挿入されており、図１０と同様な問題が生じる。
【０００５】また、図１０及び図１１とも安全性を向上
するには、金属製ウイック１２の充填率を高めることが
必要であるが、材質が金属のため線膨張率が、セラミッ
クスである固体電解質に比べはるかに大きく、電池運転
のため３００℃から３５０℃に昇温した時に、ウイック
１２の線膨張のため固体電解質管１に応力が発生し、充
填率を高めることが難しい。さらに、固体電解質管１に
クラックが発生して、ＮａとＳが直接反応し高温になる
と、金属ウイック１２の線膨張のため金属ウイックが膨
張して固体電解質管１のクラックが拡大し、直接反応の
抑制が困難になる。
するには、金属製ウイック１２の充填率を高めることが
必要であるが、材質が金属のため線膨張率が、セラミッ
クスである固体電解質に比べはるかに大きく、電池運転
のため３００℃から３５０℃に昇温した時に、ウイック
１２の線膨張のため固体電解質管１に応力が発生し、充
填率を高めることが難しい。さらに、固体電解質管１に
クラックが発生して、ＮａとＳが直接反応し高温になる
と、金属ウイック１２の線膨張のため金属ウイックが膨
張して固体電解質管１のクラックが拡大し、直接反応の
抑制が困難になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、固
体電解質管の破損時に起こる負極活物質（Ｎａ）と正極
活物質（Ｓ）の直接反応を確実に抑制することは困難で
あり、最悪の事態には電池容器を破損する心配があっ
た。仮りに電池容器が破損すると、直並列に接続された
他の正常な電池の運転を妨げたり、最悪の場合には破損
の拡大につながり、集合電池の性能低下や運転停止の原
因となるという問題があつた。
体電解質管の破損時に起こる負極活物質（Ｎａ）と正極
活物質（Ｓ）の直接反応を確実に抑制することは困難で
あり、最悪の事態には電池容器を破損する心配があっ
た。仮りに電池容器が破損すると、直並列に接続された
他の正常な電池の運転を妨げたり、最悪の場合には破損
の拡大につながり、集合電池の性能低下や運転停止の原
因となる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、他の集合電池を健全に維持し、継
続運転可能な安全性の高い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、他の集合電池を健全に維持し、継
続運転可能な安全性の高い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】上記目的を達成するため
に本発明は、ナトリウムを必須成分とする負極活物質
と、硫黄または多硫化ナトリウム等の溶融塩を必須成分
とする正極活物質と、前記負極活物質と正極活物質間に
介在し、ナトリウムイオンが通過可能な固体電解質とを
備えたＮａ／溶融塩電池において、負極活物質、正極活
物質及び両者の反応生成物に耐食性を有し、かつ固体電
解質に接して前記ナトリウムを固体電解質に毛細管力で
供給する孔を有する非金属の多孔質部材を負極内に設け
たことを特徴とするものである。
に本発明は、ナトリウムを必須成分とする負極活物質
と、硫黄または多硫化ナトリウム等の溶融塩を必須成分
とする正極活物質と、前記負極活物質と正極活物質間に
介在し、ナトリウムイオンが通過可能な固体電解質とを
備えたＮａ／溶融塩電池において、負極活物質、正極活
物質及び両者の反応生成物に耐食性を有し、かつ固体電
解質に接して前記ナトリウムを固体電解質に毛細管力で
供給する孔を有する非金属の多孔質部材を負極内に設け
たことを特徴とするものである。
【０００９】また本発明は、ナトリウムを必須成分とす
る負極活物質と、硫黄または多硫化ナトリウム等の溶融
塩を必須成分とする正極活物質と、前記負極活物質と正
極活物質間に介在し、ナトリウムイオンが通過可能な固
体電解質とを備えたＮａ／溶融塩電池において、負極活
物質、正極活物質及び両者の反応生成物に耐食性を有
し、固体電解質より線膨張率が小さく、かつ固体電解質
に接して前記ナトリウムを固体電解質に毛細管力で供給
する孔を有する非金属の多孔質部材を負極内に設けたこ
とを特徴とするものである。
る負極活物質と、硫黄または多硫化ナトリウム等の溶融
塩を必須成分とする正極活物質と、前記負極活物質と正
極活物質間に介在し、ナトリウムイオンが通過可能な固
体電解質とを備えたＮａ／溶融塩電池において、負極活
物質、正極活物質及び両者の反応生成物に耐食性を有
し、固体電解質より線膨張率が小さく、かつ固体電解質
に接して前記ナトリウムを固体電解質に毛細管力で供給
する孔を有する非金属の多孔質部材を負極内に設けたこ
とを特徴とするものである。
【００１０】前記のＮａ／溶融塩電池において、多孔質
部材は、非金属素線を網目状に規則正しく配列したメッ
シュであるもの、又は非晶質のカーボン繊維より成るも
のが挙げられる。
部材は、非金属素線を網目状に規則正しく配列したメッ
シュであるもの、又は非晶質のカーボン繊維より成るも
のが挙げられる。
【００１１】また前記のＮａ／溶融塩電池において、多
孔質部材は、電池反応に必要なナトリウムを固体電解質
に供給するナトリウム供給孔を有するナトリウム貯蔵用
の安全容器と固体電解質に接して設けられたもの、又は
有底筒状の安全容器の内周及びその外周と固体電解質間
に装着され、安全容器上部開口からナトリウムを供給す
るようにしたものが挙げられる。
孔質部材は、電池反応に必要なナトリウムを固体電解質
に供給するナトリウム供給孔を有するナトリウム貯蔵用
の安全容器と固体電解質に接して設けられたもの、又は
有底筒状の安全容器の内周及びその外周と固体電解質間
に装着され、安全容器上部開口からナトリウムを供給す
るようにしたものが挙げられる。
【００１２】また前記のＮａ／溶融塩電池において、前
記メッシュは複数枚を重ねて設けられると共に、安全容
器内に設けられる前記メッシュの枚数を安全容器外に設
けられるメッシュの枚数より多くしたものがよい。ま
た、安全容器外に設けられる多孔質部材は、非金属素線
を不規則に束ねて弾力性をもたせた繊維群と前記メッシ
ュとを重ねて一体化したものがよい。また安全容器外に
設けられた多孔質部材を固体電解質に密着させる押さえ
部材及び安全容器内に設けられた多孔質部材を安全容器
に密着させる押さえ部材の少なくとも一方が設けられた
ものがよい。
記メッシュは複数枚を重ねて設けられると共に、安全容
器内に設けられる前記メッシュの枚数を安全容器外に設
けられるメッシュの枚数より多くしたものがよい。ま
た、安全容器外に設けられる多孔質部材は、非金属素線
を不規則に束ねて弾力性をもたせた繊維群と前記メッシ
ュとを重ねて一体化したものがよい。また安全容器外に
設けられた多孔質部材を固体電解質に密着させる押さえ
部材及び安全容器内に設けられた多孔質部材を安全容器
に密着させる押さえ部材の少なくとも一方が設けられた
ものがよい。
【００１３】
【作用】本発明によれば、負極活物質、正極活物質及び
両者の反応生成物に耐食性を有し、かつ固体電解質に接
して前記ナトリウムを固体電解質に毛細管力で供給する
孔を有する非金属の多孔質部材を負極内に設けたので、
固体電解質管の破損時に起こる負極活物質（Ｎａ）と正
極活物質（Ｓ）の瞬時の反応量を最小におさえることが
可能となる。
両者の反応生成物に耐食性を有し、かつ固体電解質に接
して前記ナトリウムを固体電解質に毛細管力で供給する
孔を有する非金属の多孔質部材を負極内に設けたので、
固体電解質管の破損時に起こる負極活物質（Ｎａ）と正
極活物質（Ｓ）の瞬時の反応量を最小におさえることが
可能となる。
【００１４】また、多孔質部材として、固体電解質の線
膨張率より、小さな材質を用いることによりその充填率
を高めることが可能となる。また、非金属素線を網目状
に規則正しく配列したメッシュとして使用することによ
り、その充填率を高めることが可能となる。更に多孔質
部材として、非晶質のカーボン繊維を用いることによ
り、ナトリウムとの共存性を高めることが可能となる。
膨張率より、小さな材質を用いることによりその充填率
を高めることが可能となる。また、非金属素線を網目状
に規則正しく配列したメッシュとして使用することによ
り、その充填率を高めることが可能となる。更に多孔質
部材として、非晶質のカーボン繊維を用いることによ
り、ナトリウムとの共存性を高めることが可能となる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明のＮａ／Ｓ電池の縦断面図である。固体
電解質管１とＮａを貯蔵するための安全容器１３との間
に、非金属元素からなる多孔質部材１４を設けた。電池
反応時のＮａ液位は、放電初期の液位１５であるが、放
電反応が進むにつれて液面が低下し、放電末期には液位
１６に達する。従って、放電末期のＮａ液位の低下時に
は、安全容器１３の底部のナトリウム供給孔１１から供
給されたＮａは、非金属製の多孔質部材１４の毛細管力
で吸い上げられるようになっている。
図１は、本発明のＮａ／Ｓ電池の縦断面図である。固体
電解質管１とＮａを貯蔵するための安全容器１３との間
に、非金属元素からなる多孔質部材１４を設けた。電池
反応時のＮａ液位は、放電初期の液位１５であるが、放
電反応が進むにつれて液面が低下し、放電末期には液位
１６に達する。従って、放電末期のＮａ液位の低下時に
は、安全容器１３の底部のナトリウム供給孔１１から供
給されたＮａは、非金属製の多孔質部材１４の毛細管力
で吸い上げられるようになっている。
【００１６】多孔質部材１４としては不規則に束ねた繊
維状の非晶質なカーボン材を用いた。なお、非晶質なカ
ーボンを選定したのは、グラファイトのように結晶性の
場合には、ナトリウムと炭素が層間化合物を形成し、時
間と共にグラファイトが崩壊していくためである。さら
に、直接反応で発生する断熱条件では２０５０℃以上の
高温の硫黄や多硫化ナトリウムに対して、強い耐食性を
有し、かつ、融点も３５００℃と高いためである。尚、
今回用いた非晶質なカーボンの線膨張率は、６×１０~7
〜４．３×１０~6Ｋ~1であり、固体電解質であるβ”−
アルミナの線膨張率約７.５×１０~6Ｋ~1に比べ小さ
い。従って、安全容器１３と固体電解質管１とのギャッ
プ部に多孔質部材１４を高密度で充填することができ、
多孔質部材１４を固体電解質管１に密着させることが可
能となる。
維状の非晶質なカーボン材を用いた。なお、非晶質なカ
ーボンを選定したのは、グラファイトのように結晶性の
場合には、ナトリウムと炭素が層間化合物を形成し、時
間と共にグラファイトが崩壊していくためである。さら
に、直接反応で発生する断熱条件では２０５０℃以上の
高温の硫黄や多硫化ナトリウムに対して、強い耐食性を
有し、かつ、融点も３５００℃と高いためである。尚、
今回用いた非晶質なカーボンの線膨張率は、６×１０~7
〜４．３×１０~6Ｋ~1であり、固体電解質であるβ”−
アルミナの線膨張率約７.５×１０~6Ｋ~1に比べ小さ
い。従って、安全容器１３と固体電解質管１とのギャッ
プ部に多孔質部材１４を高密度で充填することができ、
多孔質部材１４を固体電解質管１に密着させることが可
能となる。
【００１７】図２は、本発明の第２の実施例を示す。本
実施例では多孔質部材１４として、不規則に束ねた繊維
状の非晶質なカーボン材の替わりに、非晶質なカーボン
素線を網目状に規則正しく配列したカーボンメッシュ１
７を用いた。カーボンメッシュ１７のメッシュサイズは
３５０番とした。非晶質なカーボンメッシュ１７は繊維
状の非晶質なカーボン材に比べ規則正しく配列されるた
め、毛細管力を左右する実効直径が小さくなり毛細管力
が大きい。かつ、カーボンメッシュは空間密度がほぼ一
定に維持でき、電池反応に必要なナトリウムを安定に供
給することができる。
実施例では多孔質部材１４として、不規則に束ねた繊維
状の非晶質なカーボン材の替わりに、非晶質なカーボン
素線を網目状に規則正しく配列したカーボンメッシュ１
７を用いた。カーボンメッシュ１７のメッシュサイズは
３５０番とした。非晶質なカーボンメッシュ１７は繊維
状の非晶質なカーボン材に比べ規則正しく配列されるた
め、毛細管力を左右する実効直径が小さくなり毛細管力
が大きい。かつ、カーボンメッシュは空間密度がほぼ一
定に維持でき、電池反応に必要なナトリウムを安定に供
給することができる。
【００１８】従って、本実施例によれば、安全容器１３
と固体電解質管１とのギャップ幅を狭くすることが可能
となる。さらに、この方法によれば、安全容器１３と固
体電解質管１とのギャップ部の空間に充填される素材の
割合(充填率)は、２５％から３０％となり、素線をラン
ダムに用いた繊維に比べ２倍から３倍以上と高くなる。
従って、ギャップ部のナトリウム存在量が減少し安全性
が高まる。
と固体電解質管１とのギャップ幅を狭くすることが可能
となる。さらに、この方法によれば、安全容器１３と固
体電解質管１とのギャップ部の空間に充填される素材の
割合(充填率)は、２５％から３０％となり、素線をラン
ダムに用いた繊維に比べ２倍から３倍以上と高くなる。
従って、ギャップ部のナトリウム存在量が減少し安全性
が高まる。
【００１９】図３は、本発明の第３の実施例を示す。本
実施例では、安全容器１３の構造を変えて、底部のＮａ
供給用の孔１１をなくした。安全容器１３の内外面に、
非晶質なカーボンを繊維状とした外カーボン繊維１８、
内カーボン繊維１９を装着し、その毛細管力にてＮａを
安全容器１３の内から固体電解質１の表面へ供給する。
実施例では、安全容器１３の構造を変えて、底部のＮａ
供給用の孔１１をなくした。安全容器１３の内外面に、
非晶質なカーボンを繊維状とした外カーボン繊維１８、
内カーボン繊維１９を装着し、その毛細管力にてＮａを
安全容器１３の内から固体電解質１の表面へ供給する。
【００２０】この実施例によれば、安全容器１３の底部
にＮａ供給用の孔１１がないため、例えば、固体電解質
１が破損しても、ＮａがＳ極へ多量に供給される心配が
ない。さらにＮａ極のシールがリークした場合にも、安
全容器１３の底部からのＮａの流動を抑制できる。従っ
て、電池の安全性が向上する。
にＮａ供給用の孔１１がないため、例えば、固体電解質
１が破損しても、ＮａがＳ極へ多量に供給される心配が
ない。さらにＮａ極のシールがリークした場合にも、安
全容器１３の底部からのＮａの流動を抑制できる。従っ
て、電池の安全性が向上する。
【００２１】図４は、本発明の第４の実施例を示す。本
実施例は、第３の実施例の繊維状の非晶質なカーボン材
の替わりに、非晶質な外カーボンメッシュ２０と内カー
ボンメッシュ２１を用いた。本実施例によれば、第２実
施例で説明したように、ギャップ幅を狭くでき、さらに
ギャップ部のナトリウム存在量を減少できるので、第３
の実施例に比べさらに安全性が向上する。
実施例は、第３の実施例の繊維状の非晶質なカーボン材
の替わりに、非晶質な外カーボンメッシュ２０と内カー
ボンメッシュ２１を用いた。本実施例によれば、第２実
施例で説明したように、ギャップ幅を狭くでき、さらに
ギャップ部のナトリウム存在量を減少できるので、第３
の実施例に比べさらに安全性が向上する。
【００２２】図５は、本発明の第５の実施例を示す。本
実施例は非晶質なカーボンメッシュを複数枚使用する場
合の巻き方を示したものである。例えば、第４の実施例
で、電池反応に必要なＮａを非晶質なカーボンメッシュ
で供給するには、複数枚のメッシュが必要である。実施
例では、外メッシュ２０、内メッシュ２１をそれぞれ２
枚ずつ図５のごとく、重ねて使用した。一巻きずつメッ
シュを切って、切り口を１８０°回転して用いた。この
巻き方により、ギャップ部に挿入された外メッシュ２０
は外周方向に開き、外メッシュ２０は固体電解質１に密
着する。また、安全容器１３内周に設けた内メッシュ２
１も外周方向に開き、メッシュ２１と安全容器１３の内
面とが密着する。
実施例は非晶質なカーボンメッシュを複数枚使用する場
合の巻き方を示したものである。例えば、第４の実施例
で、電池反応に必要なＮａを非晶質なカーボンメッシュ
で供給するには、複数枚のメッシュが必要である。実施
例では、外メッシュ２０、内メッシュ２１をそれぞれ２
枚ずつ図５のごとく、重ねて使用した。一巻きずつメッ
シュを切って、切り口を１８０°回転して用いた。この
巻き方により、ギャップ部に挿入された外メッシュ２０
は外周方向に開き、外メッシュ２０は固体電解質１に密
着する。また、安全容器１３内周に設けた内メッシュ２
１も外周方向に開き、メッシュ２１と安全容器１３の内
面とが密着する。
【００２３】図６は、本発明の第６の実施例を示す。本
実施例はギャップ部と安全容器１３内に使用する非晶質
なカーボンメッシュの枚数を変えたものである。ギャッ
プ部の外メッシュ２０の２枚に比べ、Ｎａを吸い上げね
ばならない、安全容器１３内の内メッシュ２１の枚数を
４枚と多くした例である。
実施例はギャップ部と安全容器１３内に使用する非晶質
なカーボンメッシュの枚数を変えたものである。ギャッ
プ部の外メッシュ２０の２枚に比べ、Ｎａを吸い上げね
ばならない、安全容器１３内の内メッシュ２１の枚数を
４枚と多くした例である。
【００２４】図７は、本発明の第７の実施例を示す。本
実施例はギャップ部に装着する多孔質部材１４として、
カーボンメッシュ２２とランダムなカーボン繊維２３を
一体として用いた。カーボンメッシュ２２は規則正しく
配列されているので、Ｎａを安定して供給できるが、弾
力性がないため、固体電解質１に対する密着性が悪い。
一方、カーボン繊維２３はＮａの安定供給に関してはカ
ーボンメッシュに劣るが、弾力性があるため、固体電解
質１に対する密着性が良い。
実施例はギャップ部に装着する多孔質部材１４として、
カーボンメッシュ２２とランダムなカーボン繊維２３を
一体として用いた。カーボンメッシュ２２は規則正しく
配列されているので、Ｎａを安定して供給できるが、弾
力性がないため、固体電解質１に対する密着性が悪い。
一方、カーボン繊維２３はＮａの安定供給に関してはカ
ーボンメッシュに劣るが、弾力性があるため、固体電解
質１に対する密着性が良い。
【００２５】図８は、本発明の第８の実施例を示す。本
実施例は外カーボンメッシュ２０の固体電解質１との密
着性を改善するため、外メッシュ押さえ２４を設けたも
のである。
実施例は外カーボンメッシュ２０の固体電解質１との密
着性を改善するため、外メッシュ押さえ２４を設けたも
のである。
【００２６】図９は、本発明の第９の実施例を示す。本
実施例は内カーボンメッシュ２１の安全容器１３との密
着性を改善するため、内外メッシュ押さえ２５を設けた
ものである。本実施例の電池構造によれば、固体電解質
管１と安全容器１３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１が破損しても直接反応するＮ
ａとＳとの量は制限され、電池容器を安全に維持するこ
とができる。
実施例は内カーボンメッシュ２１の安全容器１３との密
着性を改善するため、内外メッシュ押さえ２５を設けた
ものである。本実施例の電池構造によれば、固体電解質
管１と安全容器１３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１が破損しても直接反応するＮ
ａとＳとの量は制限され、電池容器を安全に維持するこ
とができる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、固体電解質等が破損し
ても正極活物質（Ｓ）と反応する負極活物質（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、非金属製多孔質体部
材を用いた毛細管力によるＮａ供給能力が確実なものと
なり、充放電の安定化が図れる。
ても正極活物質（Ｓ）と反応する負極活物質（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、非金属製多孔質体部
材を用いた毛細管力によるＮａ供給能力が確実なものと
なり、充放電の安定化が図れる。
【００２８】また本発明によれば、多孔質部材として、
固体電解質の線膨張率より、小さな材質を用いたことに
より、その充填率を高められ、更に安全性が高まる。
固体電解質の線膨張率より、小さな材質を用いたことに
より、その充填率を高められ、更に安全性が高まる。
【００２９】更に本発明によれば、多孔質部材として、
非金属素線を網目状に規則正しく配列したメッシュとす
ることにより、その充填率を高められ、更に安全性を高
めることができる。
非金属素線を網目状に規則正しく配列したメッシュとす
ることにより、その充填率を高められ、更に安全性を高
めることができる。
【００３０】更に本発明によれば、多孔質部材として、
非晶質のカーボンを用いたので、ナトリウムとの共存性
を高められ、長期の信頼性が高まる。
非晶質のカーボンを用いたので、ナトリウムとの共存性
を高められ、長期の信頼性が高まる。
【図１】本発明の一実施例のＮａ／Ｓ電池の縦断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明のＮａ／Ｓ電池の第２の実施例を示す縦
断面図である。
断面図である。
【図３】本発明のＮａ／Ｓ電池の第３の実施例を示す縦
断面図である。
断面図である。
【図４】本発明のＮａ／Ｓ電池の第４の実施例を示す縦
断面図である。
断面図である。
【図５】本発明のＮａ／Ｓ電池の第５の実施例を示す横
断面図である。
断面図である。
【図６】本発明のＮａ／Ｓ電池の第６の実施例を示す横
断面図である。
断面図である。
【図７】本発明のＮａ／Ｓ電池の第７の実施例を示す縦
断面図である。
断面図である。
【図８】本発明のＮａ／Ｓ電池の第８の実施例を示す横
断面図である。
断面図である。
【図９】本発明のＮａ／Ｓ電池の第９の実施例を示す横
断面図である。
断面図である。
【図１０】従来のＮａ／Ｓ電池の縦断面図である。
【図１１】従来のＮａ／Ｓ電池の縦断面図である。
１ 固体電解質管（β"−アルミナ等） ５ 正極活物質（Ｓ＋Ｎａ2Ｓｘ） ６ 補助導電材（グラファイトフェルト） ７ 負極活物質（Ｎａ） １１ Ｎａ供給孔 １３ 安全容器 １４ 非金属製多孔質部材 １７ カーボンメッシュ １８ 外カーボン繊維 １９ 内カーボン繊維 ２０ 外カーボンメッシュ ２１ 内カーボンメッシュ ２２ カーボンメッシュ ２３ カーボン繊維 ２４ 外カーボンメッシュ押さえ ２５ 内カーボンメッシュ押さえ
フロントページの続き (72)発明者 綿引 直久 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 根本 清光 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 池田 浩 東京都千代田区神田神保町二丁目２番30号 東京電力株式会社開発研究所内 (72)発明者 丸山 正 東京都千代田区神田神保町二丁目２番30号 東京電力株式会社開発研究所内
Claims (9)
- 【請求項１】 ナトリウムを必須成分とする負極活物質
と、硫黄または多硫化ナトリウム等の溶融塩を必須成分
とする正極活物質と、前記負極活物質と正極活物質間に
介在し、ナトリウムイオンが通過可能な固体電解質とを
備えたＮａ／溶融塩電池において、負極活物質、正極活
物質及び両者の反応生成物に耐食性を有し、かつ固体電
解質に接して前記ナトリウムを固体電解質に毛細管力で
供給する孔を有する非金属の多孔質部材を負極内に設け
たことを特徴とするＮａ／溶融塩電池。 - 【請求項２】 ナトリウムを必須成分とする負極活物質
と、硫黄または多硫化ナトリウム等の溶融塩を必須成分
とする正極活物質と、前記負極活物質と正極活物質間に
介在し、ナトリウムイオンが通過可能な固体電解質とを
備えたＮａ／溶融塩電池において、負極活物質、正極活
物質及び両者の反応生成物に耐食性を有し、固体電解質
より線膨張率が小さく、かつ固体電解質に接して前記ナ
トリウムを固体電解質に毛細管力で供給する孔を有する
非金属の多孔質部材を負極内に設けたことを特徴とする
Ｎａ／溶融塩電池。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載のＮａ／溶融塩電
池において、多孔質部材は、非金属素線を網目状に規則
正しく配列したメッシュであることを特徴とするＮａ／
溶融塩電池。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のＮａ／
溶融塩電池において、多孔質部材は、非晶質のカーボン
繊維より成ることを特徴とするＮａ／溶融塩電池。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載のＮａ／
溶融塩電池において、多孔質部材は、電池反応に必要な
ナトリウムを固体電解質に供給するナトリウム供給孔を
有するナトリウム貯蔵用の安全容器と固体電解質に接し
て設けられたことを特徴とするＮａ／溶融塩電池。 - 【請求項６】 請求項１〜４のいずれかに記載のＮａ／
溶融塩電池において、多孔質部材は、有底筒状の安全容
器の内周及びその外周と固体電解質間に装着され、安全
容器上部開口からナトリウムを供給するようにしたこと
を特徴とするＮａ／溶融塩電池。 - 【請求項７】 請求項５又は６に記載のＮａ／溶融塩電
池において、前記メッシュは複数枚を重ねて設けられる
と共に、安全容器内に設けられる前記メッシュの枚数を
安全容器外に設けられるメッシュの枚数より多くしたこ
とを特徴とするＮａ／溶融塩電池。 - 【請求項８】 請求項５又は６に記載のＮａ／溶融塩電
池において、安全容器外に設けられる多孔質部材は、非
金属素線を不規則に束ねて弾力性をもたせた繊維群と前
記メッシュとを重ねて一体化したものであることを特徴
とするＮａ／溶融塩電池。 - 【請求項９】 請求項７又は８に記載のＮａ／溶融塩電
池において、安全容器外に設けられた多孔質部材を固体
電解質に密着させる押さえ部材及び安全容器内に設けら
れた多孔質部材を安全容器に密着させる押さえ部材の少
なくとも一方が設けられたことを特徴とするＮａ／溶融
塩電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50A JPH06215798A (ja) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | Ｎａ／溶融塩電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50A JPH06215798A (ja) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | Ｎａ／溶融塩電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06215798A true JPH06215798A (ja) | 1994-08-05 |
Family
ID=11621941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50A Pending JPH06215798A (ja) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | Ｎａ／溶融塩電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06215798A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150076423A (ko) * | 2013-12-26 | 2015-07-07 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 나트륨-유황 전지 |
| JP2015232940A (ja) * | 2014-06-09 | 2015-12-24 | 株式会社Ｇｓユアサ | 蓄電素子、及び蓄電素子の製造方法 |
| US9960406B2 (en) | 2014-06-09 | 2018-05-01 | Gs Yuasa International Ltd. | Energy storage device and method of manufacturing energy storage device |
-
1993
- 1993-01-18 JP JP50A patent/JPH06215798A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150076423A (ko) * | 2013-12-26 | 2015-07-07 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 나트륨-유황 전지 |
| JP2015232940A (ja) * | 2014-06-09 | 2015-12-24 | 株式会社Ｇｓユアサ | 蓄電素子、及び蓄電素子の製造方法 |
| US9960406B2 (en) | 2014-06-09 | 2018-05-01 | Gs Yuasa International Ltd. | Energy storage device and method of manufacturing energy storage device |
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