JPH0633647Y2 - ナトリウム−硫黄電池における絶縁リングと電極容器との結合構造 - 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−硫黄電池における絶縁リングと電
極容器との結合構造に関し、さらに詳しくはα−アルミ
ナ製の絶縁リングと陽極容器又は陰極容器との熱圧接合
部の強度を向上するために低膨張性の金属を心材とした
三層構造の熱圧接合用リングを、電極容器とα−アルミ
ナ製の絶縁リングとの間に介在させて熱圧接合するもの
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−硫黄電池を第４図に基づいて説明す
ると、図中２は陽極容器、４は陽極容器２に対しα−ア
ルミナ製の絶縁リング３を介して連結された溶融金属ナ
トリウムを貯留する陰極容器である。又、５は前記絶縁
リング３に固定した有底筒状の固体電解質管であって、
前記陽極容器２に収納された陽極用導電材Ｍの中心部に
配置されている。６は陰極容器４を貫通して固体電解質
管５内へ進入して陰極管である。

前記絶縁リング３と陽極容器２及び陰極容器４はアルミ
ニウム製の接合リング13を介在して熱圧接合されてい
た。

（考案が解決しようとする課題） ところが、従来のナトリウム−硫黄電池は、α−アルミ
ナ製の絶縁リング３の熱膨脹率よりも金属製の両容器2,
4の熱膨脹率が大きいので、第５図に示すように接合リ
ング13を介在して、絶縁リング３と両容器2,4とを熱圧
接合した後、常温まで冷却すると、第６図に示すように
絶縁リング３の接合部外周縁に応力が集中して接合強度
の低下や場合によっては絶縁リング３にクラックが入る
こともある。

本考案の目的は上記の問題点を解消し、接合強度の強い
ナトリウム−硫黄電池における絶縁リングと電極容器と
の接合構造を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本考案は前記の目的を達成するために、α−アルミナ製
の絶縁リングと、電極容器との間に、該電極容器よりも
低膨張性の低膨張金属リングを心材とし、その両表面に
アルミニウムを表皮材として設けた三層構造の熱圧接合
用リングを介在して、絶縁リングと電極容器を熱圧接合
するという手段をとっている。

（作用） 本考案のナトリウム−硫黄電池は、前記低膨脹金属リン
グにより熱圧接合後の電極容器の収縮による応力が吸収
され、従って、絶縁リングへの応力集中が緩和され、絶
縁リングのクラック発生が抑制される。

（実施例） 次に、本考案のナトリウム−硫黄電池を具体化した一実
施例を第１図〜第３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を備えた陽極容器２と、該陽極容器２の内部に収容さ
れ、陽極活物質である溶融硫黄を含浸した陽極用導電材
Ｍと、前記陽極容器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
リウムを生成する。

2Na＋XS→Na Sx 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８が充填されている。

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。

前記絶縁リング３と電極容器としての陽極容器２及び陰
極容器４との間には、第１図及び第２図に示す熱圧接合
用リング９が介在されている。この熱圧接合用リング９
は例えば42Ni−Fe合金の低膨張金属リング10を心材とし
その上下両表面には表皮材として、心材より融点の低い
アルミニウム11,12をはりつけた材料により形成されて
いる。

さて、この実施例では、熱圧接合用リング９を前述した
ように低膨脹金属リング10の上下両表面にアルミニウム
11,12をはりつけた三層構造としたので、熱圧接合によ
り絶縁リング３と陽極容器２及び陰極容器４との熱膨脹
率の相違により発生する応力を抑制して、絶縁リング３
の破損を防止し、製品の歩留まりを向上することができ
るとともに、熱圧接合は比較的低い温度で行ない得る。

又、応力集中の少ない絶縁リング３を使用した電池は、
高温での使用状態と常温での停止状態との繰り返しにも
強度が低下せず、電池寿命を向上することができる。

なお、本考案は次のように具体化することも可能であ
る。

前記実施例では低膨脹金属リング10として、42Ni−Fe合
金としたが、これに限定されるものではなく、例えばコ
バールやインバー等の低膨張率の金属であればよい。

（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、絶縁リングと電極容器との熱圧接合部の応力を低膨
脹金属リングにより吸収して絶縁リングへ作用する応力
を緩和し、該絶縁リングの破損を抑制し、しかも比較的
低い温度で熱圧接合が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のナトリウム−硫黄電池の絶縁リングと
陽極容器及び陰極容器の熱圧接合部の断面図、第２図は
熱圧接合前の状態を示す分解断面図、第３図は本考案の
ナトリウム−硫黄電池の中央部縦断面図、第４図は従来
のナトリウム−硫黄電池の中央部縦断面図、第５図は同
じく絶縁リングと陽極容器との熱圧接合前の状態を示す
拡大断面図、第６図は同じく熱圧接合後の状態を示す拡
大断面図である。 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……熱圧接合用
リング、10……低膨脹金属リング、11,12……アルミニ
ウム、Ｍ……陽極用導電材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】α−アルミナ製の絶縁リング（３）と、電
   極容器（2,4）との間に、該電極容器（2,4）よりも低膨
   張性の低膨張金属リング（10）を心材とし、その両表面
   にアルミニウム（11,12）を表皮材として設けた三層構
   造の熱圧接合用リング（９）を介在して、絶縁リング
   （３）と電極容器（2,4）を熱圧接合したことを特徴と
   するナトリウム−硫黄電池における絶縁リングと電極容
   器との結合構造。