JPH0631649Y2 - ナトリウム−硫黄電池 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はナトリウム−硫黄電池に関し、さらに詳しくは
万一、固体電解質管が破損した場合に陽極容器が膨脹し
て破損するのを防止することができるナトリウム−硫黄
電池に関するものである。

（従来の技術） 最近、電気自動車用、夜間電力貯蔵用の二次電池として
性能面及び経済面の両面において優れ、３００〜４００
℃で作動する高温型のナトリウム−硫黄電池の研究開発
が進められている。

即ち、性能面では、ナトリウム−硫黄電池は鉛蓄電池に
比べて理論エネルギー密度が高く、充放電時における水
素や酸素の発生といった副反応もなく、活物質の利用率
も高く、経済面ではナトリウム及び硫黄が安価であると
いう利点を有している。

従来のナトリウム−硫黄電池は、第３図に示すように陽
極容器２の上端面にα−アルミナ製の絶縁リング３を介
して陰極容器４を固定し、さらに、前記絶縁リング３に
はβ−アルミナ製の固体電解質管５の上端部を固定し、
該固体電解質管５を陽極容器２内に収納した陽極用導電
材Ｍに挿入していた。

（考案が解決しようとする課題） ところが、前述したナトリウム−硫黄電池は、陽極容器
２が単に円筒状に形成されていたので、機械的強度が充
分とはいえず、万一、固体電解質管５が破損して、該固
体電解質管５内の溶融金属ナトリウムが陽極用導電材Ｍ
に含浸した硫黄と多量、かつ急激に化学反応すると、異
常に発熱し、このときの高熱により陽極容器２内の圧力
が異常に上昇して、該陽極容器２が第３図に鎖線で示す
ように膨脹し、最悪時には陽極容器２に亀裂が入り、硫
黄や金属ナトリウムが流出し、安全上問題があった。

本考案の目的は上記問題点を解消して、固体電解質管が
万一破損しても陽極容器の破損を抑制して、安全性を向
上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。

（課題を解決するための手段） 本考案のナトリウム−硫黄電池は前記目的を達成するた
め、陽極用導電材を貯留する有底筒状の陽極容器の外周
面に対し、内周面にリブを折曲げ形成した補強リングを
巻装するという手段をとっている。

（作用） 本考案は陽極容器の外周面に補強リングを設けたので、
機械的強度が向上し、万一、固体電解質管が破損して硫
黄と金属ナトリウムが陽極容器内で急激、かつ多量に化
学反応して高熱となり、陽極容器内の圧力が上昇して
も、陽極容器の半径方向外方への膨脹が前記補強リング
により抑制され、該陽極容器の破損が防止される。この
結果、硫黄や金属ナトリウムの流出が防止され、安全性
が向上する。

（実施例） 次に、本考案を具体化した一実施例を第１図，第２図に
従って説明する。

この実施例のナトリウム−硫黄電池は、下部に陽極端子
１を備え、陽極活物質である溶融硫黄を含浸したカーボ
ンマットあるいはセラミック等の陽極用導電材Ｍを収納
する円筒状の陽極容器２と、該陽極容器２の上端部に対
し、α−アルミナ製の絶縁リング３を介して連結され、
かつ溶融金属ナトリウムＮａを貯留する陰極容器４と、
前記絶縁リング３の内周部に固着され、かつ陰極活物質
であるナトリウムイオンを選択的に透過させる機能を有
した下方へ延びる円筒状の袋管を形成するβ−アルミナ
製の固体電解質管５とからなっている。又、陰極容器４
の上部蓋の中央部には、該陰極容器４を通して固体電解
質管５底部まで延びた細長い陰極管６が貫通支持され、
該陰極管６の上端部には、陰極端子７が固着されてい
る。

そして、放電時には次のような反応によってナトリウム
イオンが固体電解質管５を透過して陽極容器２及び固体
電解質管５で区画形成された陽極用導電材Ｍの収容空間
に入り、該導電材Ｍ内の溶融硫黄と反応し、多硫化ナト
リウム、特に最終的には三硫化ナトリウムを生成する。

２Ｎａ＋ＸＳ→Ｎａ_２Ｓｘ 又、充電時には放電時とは逆の反応が起こり、ナトリウ
ム及び硫黄が生成される。

前記陰極容器４及び固体電解質管５内には、ほぼ全体に
わたって該固体電解質管５が破損した場合の安全対策と
して、ステンレス製のウイック層８が設けられている。

次に、本考案のナトリウム−硫黄電池の特徴的構成を説
明する。

前記陽極容器２の外周面には偏平円環状の補強リング９
が嵌合され、該リング９の内周縁に折り曲げ形成したリ
ブ９ａを陽極容器２の外周面に溶接により固定してい
る。この補強リング９は上下に複数段設けられている。

従って、この実施例では万一、固体電解質管５が破損し
て、固体電解質管５内の金属ナトリウムと陽極用導電材
Ｍ内の硫黄が多量、かつ急激に化学反応して、陽極容器
２内部が高温、高圧となり、陽極容器２が半径方向外方
へ膨脹しようとしても補強リング９によりその膨脹が阻
止され、このため陽極容器２の破壊が抑制され、危険物
であり腐食性の高い多硫化ソーダの流出事故が未然に防
止される。

又、本考案実施例では偏平状の補強リング９を装着した
が、この場合には電池を使用状態の３００〜３５０℃に
昇温する際、補強リング９が雰囲気温度を陽極容器２へ
伝達するための受熱板として作用し、電池作動時には補
強リング９が陽極容器２から外部への放熱を促進するた
めの放熱板として作用し、陽極容器２が異常高温になる
のを防止することができ、ナトリウム−硫黄電池の温度
管理を容易に行うことができる。

なお、本考案は次のように具体化することも可能であ
る。

前記実施例では偏平円環状の補強リング９を複数段に設
けたが、これに代えて、図示しないが円筒状の補強リン
グを嵌合固定したり、金属製の補強テープを巻装して補
強リングとしたりすること。

（考案の効果） 以上詳述したように、本考案のナトリウム−硫黄電池
は、固体電解質管が万一破損して該管内の金属ナトリウ
ムが陽極用導電材に含浸した硫黄と多量、かつ急激に化
学反応して異常高熱を発生しても陽極容器の破損を防止
して安全性を向上することができるばかりでなく、リブ
を溶接しているので接着面積が広く確実強固に取付得る
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のナトリウム−硫黄電池の中央部縦断面
図、第２図は補強リングの一部省略斜視図、第３図は従
来のナトリウム−硫黄電池の中央部縦断面図である。 ２…陽極容器、３…絶縁リング、４…陰極容器、５…固
体電解質管、６…陰極管、９…補強リング、９ａ…リ
ブ、Ｍ…陽極用導電材、Ｓ…硫黄。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】陽極用導電材（Ｍ）を貯留する有底筒状の
   陽極容器（２）の外周面に対し、内周面にリブ（９ａ）
   を折曲げ形成した補強リング（９）を巻装したことを特
   徴とするナトリウム−硫黄電池。