JPH0679494B2 - ナトリウム−硫黄電池 - Google Patents
ナトリウム−硫黄電池Info
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- JPH0679494B2 JPH0679494B2 JP60039066A JP3906685A JPH0679494B2 JP H0679494 B2 JPH0679494 B2 JP H0679494B2 JP 60039066 A JP60039066 A JP 60039066A JP 3906685 A JP3906685 A JP 3906685A JP H0679494 B2 JPH0679494 B2 JP H0679494B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ナトリウム−硫黄電池に係り、特に充放電特
性が向上したナトリウム−硫黄電池の陽極部構造の改良
に関する。
性が向上したナトリウム−硫黄電池の陽極部構造の改良
に関する。
従来のナトリウム−硫黄電池の具体的な構造例を第８図
に示して説明する。この電池は陰極活物質１として溶融
ナトリウム、陽極活物質２として溶融硫黄と多流化ナト
リウムを使用し、電解質としてはナトリウムイオンに対
して伝導性を有する固体電解質３を用いたものである。
この固体電解質３は、ガラス又はセラミックスにより構
成されている。特にβ−アルミナ（Na2O・llAl2O3）お
よびβ″−アルミナ（Na2O・6Al2O）はナトリウムイオ
ンの伝導性が大きいので、現在開発中のナトリウム−硫
黄電池の大部分がこれを電解質として使用している。
又、β−アルミナは電子伝導性を持たないため、陽極４
と陰極５とを分離するセパレータとしての役目も合わせ
て果している。多硫化ナトリウムには、イオン伝導性は
あるが電子伝導性がなく、又、硫黄も電子伝導性がない
ため、電気化学反応に伴う電子の譲受を助ける目的か
ら、陽極活物質は陽極部９で補助電材に含浸されてい
る。補助導電材としては一般にカーボンやグラファイト
のフェルト状のものが使用される。作動温度は陽極活物
質の融点を考慮し、300℃〜350℃が有効とされている。
に示して説明する。この電池は陰極活物質１として溶融
ナトリウム、陽極活物質２として溶融硫黄と多流化ナト
リウムを使用し、電解質としてはナトリウムイオンに対
して伝導性を有する固体電解質３を用いたものである。
この固体電解質３は、ガラス又はセラミックスにより構
成されている。特にβ−アルミナ（Na2O・llAl2O3）お
よびβ″−アルミナ（Na2O・6Al2O）はナトリウムイオ
ンの伝導性が大きいので、現在開発中のナトリウム−硫
黄電池の大部分がこれを電解質として使用している。
又、β−アルミナは電子伝導性を持たないため、陽極４
と陰極５とを分離するセパレータとしての役目も合わせ
て果している。多硫化ナトリウムには、イオン伝導性は
あるが電子伝導性がなく、又、硫黄も電子伝導性がない
ため、電気化学反応に伴う電子の譲受を助ける目的か
ら、陽極活物質は陽極部９で補助電材に含浸されてい
る。補助導電材としては一般にカーボンやグラファイト
のフェルト状のものが使用される。作動温度は陽極活物
質の融点を考慮し、300℃〜350℃が有効とされている。
尚、図において６はα−アルミナリングであり、電気的
な絶縁を維持している。７はモリブデン等の耐食性金属
板、８はステンレス製の電池容器である。上記耐食性金
属板７は、腐食性の強い多硫化ナトリウムによつて、ケ
ーシングが腐食するのを抑制するために用いられるもの
である。
な絶縁を維持している。７はモリブデン等の耐食性金属
板、８はステンレス製の電池容器である。上記耐食性金
属板７は、腐食性の強い多硫化ナトリウムによつて、ケ
ーシングが腐食するのを抑制するために用いられるもの
である。
ナトリウム−硫黄電池の放電反応は、以下に示す通りで
ある。
ある。
となる。
ナトリウム−硫黄電池は電解質が固体であり、陽極活物
質が溶融液状であるため、特性的に次のような特徴があ
る。
質が溶融液状であるため、特性的に次のような特徴があ
る。
１）充放電時に副反応がなく、自己放電もないため、充
電された容量全部を放電することができる。
電された容量全部を放電することができる。
２）論理エネルギー密度が高く、従来の鉛蓄電池では、
30〜50Wh/Kg（論理値180Wh/Kg）であるのに対し、その
数倍の値（理論値780Wh/Kg）が可能と考えられる。
30〜50Wh/Kg（論理値180Wh/Kg）であるのに対し、その
数倍の値（理論値780Wh/Kg）が可能と考えられる。
３）活物質として使用されるナトリウムと硫黄は、電気
化学当量が極めて小さく、且つ資源的にも豊富で安価で
あるため、省資源、省エネルギーに役立つ。このよう
に、ナトリウム−硫黄電池は多くの特徴を有しているた
め、将来の電力貯蔵システムとして有望視されている。
しかし、このように優れた特性をもつナトリウム−硫黄
電池も、実用化しようとすると幾つかの大きな課題があ
る。
化学当量が極めて小さく、且つ資源的にも豊富で安価で
あるため、省資源、省エネルギーに役立つ。このよう
に、ナトリウム−硫黄電池は多くの特徴を有しているた
め、将来の電力貯蔵システムとして有望視されている。
しかし、このように優れた特性をもつナトリウム−硫黄
電池も、実用化しようとすると幾つかの大きな課題があ
る。
その課題を明らかにするために、先ず、電池の典型的な
電圧特性を第９図に示す。図は固体電解質の表面電流密
度が100mA/om2時の特性を示すものである。この図にお
いて、放電電圧は放電初期においてはほぼ一定である
が、放電末期には急激に低下する傾向にある。このよう
放電電圧の低下の原因は、放電初期には五硫化ナトリウ
ムであつた反応生成物が、電池反応の進行とともに、四
硫化ナトリウムや三硫化ナトリウムが生成することによ
るためである。
電圧特性を第９図に示す。図は固体電解質の表面電流密
度が100mA/om2時の特性を示すものである。この図にお
いて、放電電圧は放電初期においてはほぼ一定である
が、放電末期には急激に低下する傾向にある。このよう
放電電圧の低下の原因は、放電初期には五硫化ナトリウ
ムであつた反応生成物が、電池反応の進行とともに、四
硫化ナトリウムや三硫化ナトリウムが生成することによ
るためである。
次に充電特性は、図中の破線（１）のように推移するの
が理想である。しかし、実際には低硫化ナトリウムが五
硫化ナトリウムになり、硫黄とナトリウムに解離し始め
る領域において、二点鎖線（２）のごとく端子電圧の極
端な増大がみられる。したがつて充電量は放電量の40％
〜50％にすぎず、電池容量は理論容量の1/2程度となつ
てしまう。
が理想である。しかし、実際には低硫化ナトリウムが五
硫化ナトリウムになり、硫黄とナトリウムに解離し始め
る領域において、二点鎖線（２）のごとく端子電圧の極
端な増大がみられる。したがつて充電量は放電量の40％
〜50％にすぎず、電池容量は理論容量の1/2程度となつ
てしまう。
このような充電電圧の急激な増加は、電池の陽極部の反
応率が固定体電解質側と、電池容器側で他の領域に比べ
て高いことによるものである。つまり、固体電解質側で
は充電反応が進行し、電解質表面で絶縁物である硫黄が
析出することによるものである。
応率が固定体電解質側と、電池容器側で他の領域に比べ
て高いことによるものである。つまり、固体電解質側で
は充電反応が進行し、電解質表面で絶縁物である硫黄が
析出することによるものである。
そこで、陽極部と固体電解質との間に絶縁性の多孔質薄
膜層を設け、固体電解質表面に硫黄の析出を防止しよう
とする従来技術が存在する。（特開昭47−9520号公
報）。しかし、この従来技術では、陽極部内に絶縁物質
を設けるために、電池の内部抵抗が増加するという問題
があった。
膜層を設け、固体電解質表面に硫黄の析出を防止しよう
とする従来技術が存在する。（特開昭47−9520号公
報）。しかし、この従来技術では、陽極部内に絶縁物質
を設けるために、電池の内部抵抗が増加するという問題
があった。
又、電池容器側でも反応率が高く、このために電池容器
側で充電反応に伴って低硫化ナトリウムが生成する。こ
の低硫化ナトリウムの腐食性は多硫化ナトリウムのそれ
に比べて大きいものであるので、電池容器の腐食も問題
となっていた。
側で充電反応に伴って低硫化ナトリウムが生成する。こ
の低硫化ナトリウムの腐食性は多硫化ナトリウムのそれ
に比べて大きいものであるので、電池容器の腐食も問題
となっていた。
本発明の目的は、充電容量に優れ、且つ陽極容器の腐食
の虞れのないナトリウム−硫黄電池を提供することであ
る。
の虞れのないナトリウム−硫黄電池を提供することであ
る。
本発明は、上記目的を達成するため、ナトリウムを必須
成分とする陰極活物質からなる陰極部と、硫黄又は多流
化ナトリウムを必須成分とする陽極活物質と補助導電材
とからなる陽極部とがナトリウムイオンに対して伝導性
を有する固体電解質を境にして電槽内に配設されてなる
ナトリウム−硫黄電池において、前記陽極部の補助導電
材の抵抗率は、前記陽極活物質の抵抗率とほぼ同じで、
且つ前記陽極部のほぼ全領域で電池反応率が一様となる
厚みに形成されていることを特徴とするナトリウム−硫
黄電池である。
成分とする陰極活物質からなる陰極部と、硫黄又は多流
化ナトリウムを必須成分とする陽極活物質と補助導電材
とからなる陽極部とがナトリウムイオンに対して伝導性
を有する固体電解質を境にして電槽内に配設されてなる
ナトリウム−硫黄電池において、前記陽極部の補助導電
材の抵抗率は、前記陽極活物質の抵抗率とほぼ同じで、
且つ前記陽極部のほぼ全領域で電池反応率が一様となる
厚みに形成されていることを特徴とするナトリウム−硫
黄電池である。
更に、上記ナトリウム−硫黄電池において、前記陽極部
に前記陽極活物質を補給できるとともに、前記陽極部に
における前記陽極活物質と前記陰極活物質との電池反応
の反応生成物を排出できる手段が設けられたことを特徴
とするナトリウム−硫黄電池である。
に前記陽極活物質を補給できるとともに、前記陽極部に
における前記陽極活物質と前記陰極活物質との電池反応
の反応生成物を排出できる手段が設けられたことを特徴
とするナトリウム−硫黄電池である。
次に本発明に係るナトリウム−硫黄電池の好ましい実施
例を添付図面に従って詳説する。尚、従来の技術で説明
した部分と対応する部分については同一の符号を付し、
その説明を省略する。
例を添付図面に従って詳説する。尚、従来の技術で説明
した部分と対応する部分については同一の符号を付し、
その説明を省略する。
第１図は、本発明係るナトリウム−硫黄電池の一実施例
を示す断面構成図である。この図において、固体電解質
であるβ″−アルミナ３の内側に陰極活物質である溶融
金属ナトリウム１を充填う、β″−アルミナの外側に陽
極活物質である硫黄を陽極部９充填している。補助導電
材としては、グラファイトフェルトを用いている。８は
電池容器であり、電流は陽極４、陰極５の端子から取り
出される。電気的な絶縁は、α−アルミナリング６にお
いて確保されている。尚、10はβ″−アルミナ表面への
ナトリウムの供給を円滑にするためのメッシュである。
前記陽極部９の厚さは1mmとし、グラファイトフェルト
には、多硫化ナトリウムの抵抗率と等しい約３Ω・cmの
抵抗率のものを用いた。
を示す断面構成図である。この図において、固体電解質
であるβ″−アルミナ３の内側に陰極活物質である溶融
金属ナトリウム１を充填う、β″−アルミナの外側に陽
極活物質である硫黄を陽極部９充填している。補助導電
材としては、グラファイトフェルトを用いている。８は
電池容器であり、電流は陽極４、陰極５の端子から取り
出される。電気的な絶縁は、α−アルミナリング６にお
いて確保されている。尚、10はβ″−アルミナ表面への
ナトリウムの供給を円滑にするためのメッシュである。
前記陽極部９の厚さは1mmとし、グラファイトフェルト
には、多硫化ナトリウムの抵抗率と等しい約３Ω・cmの
抵抗率のものを用いた。
上記本実施例による電池の充放電特性を第２図に示す。
この図によれば放電電圧は高く、安定しており、充電電
圧も第９図（２）のように急上昇することもなく充電が
出来た。
この図によれば放電電圧は高く、安定しており、充電電
圧も第９図（２）のように急上昇することもなく充電が
出来た。
このように、回復充電量が大きかったのは、次の理由に
よるものである。先ず、充電時の陽極部での電池反応を
模式化すると、第３図のように表わせる。実際には、補
助導電材と多硫化ナトリウムは混在した状態で存在して
いる。
よるものである。先ず、充電時の陽極部での電池反応を
模式化すると、第３図のように表わせる。実際には、補
助導電材と多硫化ナトリウムは混在した状態で存在して
いる。
陽極部９は、多硫化ナトリウム層と補助導電材層とで構
成され、充電時には、多硫化ナトリウムがナトリウム陽
イオンと硫黄陰イオンに解離し、ナトリウム陽イオンは
多硫化ナトリウム中を固体電解質３側に向う。そして、
硫黄陰イオンは補助導電材層に電子を受け渡し、電子は
補助導電材層中を電池容器８側へと向う。従って、陽極
部９での電池反応率は、補助導伝材と多硫化ナトリウム
の電位差によって決まることになる。
成され、充電時には、多硫化ナトリウムがナトリウム陽
イオンと硫黄陰イオンに解離し、ナトリウム陽イオンは
多硫化ナトリウム中を固体電解質３側に向う。そして、
硫黄陰イオンは補助導電材層に電子を受け渡し、電子は
補助導電材層中を電池容器８側へと向う。従って、陽極
部９での電池反応率は、補助導伝材と多硫化ナトリウム
の電位差によって決まることになる。
そこで、電池反応率の径方向分布を求めると、第４図の
ごとく表わされる。横軸に、陽極厚さ方向位置として、
陽極厚さt0に対する固体電解質表面からの距離ｔの比
（t/t0）をとつている。従って、０は固体電解質管表
面、１は陽極容器表面を示す。又、縦軸に、固体電解質
表面又は陽極容器表面における電池反応率に対する陽極
厚さ方向位置の電池反応率の比である相対反応率をとっ
ている。従って、固体電解質表面又は陽極容器表面にお
ける相対反応率は１となる。そして、曲線（１）は陽極
部の厚さが1mmのときの相対反応率曲線、曲線（２）は
陽極部の厚さが12mmのときの相対反応率曲線を、それぞ
れ示す。
ごとく表わされる。横軸に、陽極厚さ方向位置として、
陽極厚さt0に対する固体電解質表面からの距離ｔの比
（t/t0）をとつている。従って、０は固体電解質管表
面、１は陽極容器表面を示す。又、縦軸に、固体電解質
表面又は陽極容器表面における電池反応率に対する陽極
厚さ方向位置の電池反応率の比である相対反応率をとっ
ている。従って、固体電解質表面又は陽極容器表面にお
ける相対反応率は１となる。そして、曲線（１）は陽極
部の厚さが1mmのときの相対反応率曲線、曲線（２）は
陽極部の厚さが12mmのときの相対反応率曲線を、それぞ
れ示す。
第４図の曲線（２）から明らかなように、陽極部の厚さ
が12mmと大きいときは、固体電解質３の表面付近及び電
池容器壁付近で相対反応率が高くなる。従って、充電の
進行と共に生成する硫黄濃度は、固体電解質と電池容器
壁の各表面付近で異常に増大してしまう。硫黄は電気的
に絶縁物であるため、電池の内部抵抗が増大し、充電電
圧が急激に上昇し、第９図に示したように、回復充電が
困難となる。これに比べ、本実施例のように、陽極部の
厚さを1mmにすると、相対反応率は曲線（１）で明示し
たように、径方向に略一様な分布とすることが出来る。
従って、充電時に局所的に硫黄濃度が極端に増大するこ
とはなく、安全な充電を行うことが可能となる。
が12mmと大きいときは、固体電解質３の表面付近及び電
池容器壁付近で相対反応率が高くなる。従って、充電の
進行と共に生成する硫黄濃度は、固体電解質と電池容器
壁の各表面付近で異常に増大してしまう。硫黄は電気的
に絶縁物であるため、電池の内部抵抗が増大し、充電電
圧が急激に上昇し、第９図に示したように、回復充電が
困難となる。これに比べ、本実施例のように、陽極部の
厚さを1mmにすると、相対反応率は曲線（１）で明示し
たように、径方向に略一様な分布とすることが出来る。
従って、充電時に局所的に硫黄濃度が極端に増大するこ
とはなく、安全な充電を行うことが可能となる。
次に電池のエネルギー効率を左右する内部抵抗に関係す
る相対内部抵抗と陽極厚さの関係を示すと第５図のよう
になる。ここで、横軸は陽極厚さ（mm）を示し、縦軸は
陽極厚さを12mmとしたときの内部抵抗に対する陽極厚さ
の薄い場合の内部抵抗の比である相対内部抵抗を示す。
従って、陽極厚さが12mmのときの相対内部抵抗はは１で
ある。尚、第５図は陽極活物質と補助導電材の抵抗率を
約３Ω−cmとして表したものである。第５図から、陽極
厚さを12mmから薄くしていくと、相対内部抵抗は小さく
なり、約1mmで最小となる。更に、陽極厚さを小さくし
ていくと相対内部抵抗率は逆に大きくなることがわか
る。
る相対内部抵抗と陽極厚さの関係を示すと第５図のよう
になる。ここで、横軸は陽極厚さ（mm）を示し、縦軸は
陽極厚さを12mmとしたときの内部抵抗に対する陽極厚さ
の薄い場合の内部抵抗の比である相対内部抵抗を示す。
従って、陽極厚さが12mmのときの相対内部抵抗はは１で
ある。尚、第５図は陽極活物質と補助導電材の抵抗率を
約３Ω−cmとして表したものである。第５図から、陽極
厚さを12mmから薄くしていくと、相対内部抵抗は小さく
なり、約1mmで最小となる。更に、陽極厚さを小さくし
ていくと相対内部抵抗率は逆に大きくなることがわか
る。
次に、陽極部での電池反応率を一様にすることには、も
う一つ重要なポイントがある。それは、補助導電材の抵
抗率と陽極活物質の抵抗率の関係である。第６図は、横
軸に陽極厚さ方向位置（mm）をとり、縦軸に先に述べた
電池の相対反応率をとり、補助導電材の抵抗率ｒと陽極
活物質の抵抗率Ｒをパラメータとして、陽極厚さ方向位
位置の電池の相対反応率を示したものである。
う一つ重要なポイントがある。それは、補助導電材の抵
抗率と陽極活物質の抵抗率の関係である。第６図は、横
軸に陽極厚さ方向位置（mm）をとり、縦軸に先に述べた
電池の相対反応率をとり、補助導電材の抵抗率ｒと陽極
活物質の抵抗率Ｒをパラメータとして、陽極厚さ方向位
位置の電池の相対反応率を示したものである。
第６図において、補助導電材の抵抗率が陽極活物質の抵
抗率に比べ、仮に１桁低い場合には、固体電解質表面付
近の相対反応率が容器側に比べて増大する。逆に補助導
電材の抵抗率が陽極活物質の抵抗率に比べ一桁高い場合
には、陽極容器壁表面付近の相対反応率が固体電解質側
に比べ増大する。即ち、補助導電材の抵抗率は陽極活物
質の抵抗率に比べて大きくても、小さくても電池の相対
反応率の径方向分布を一様にすることはできず、両者の
抵抗率がほぼ等しい場合にのみ、第６図に示したごと
く、相対反応率の径方向分布を一様にすることが可能と
なる。電池反応を一様化する上で許容できる範囲は、陽
極活物質の抵抗率を１とした場合に、補助導電材の抵抗
率が0.1〜２の範囲内である。
抗率に比べ、仮に１桁低い場合には、固体電解質表面付
近の相対反応率が容器側に比べて増大する。逆に補助導
電材の抵抗率が陽極活物質の抵抗率に比べ一桁高い場合
には、陽極容器壁表面付近の相対反応率が固体電解質側
に比べ増大する。即ち、補助導電材の抵抗率は陽極活物
質の抵抗率に比べて大きくても、小さくても電池の相対
反応率の径方向分布を一様にすることはできず、両者の
抵抗率がほぼ等しい場合にのみ、第６図に示したごと
く、相対反応率の径方向分布を一様にすることが可能と
なる。電池反応を一様化する上で許容できる範囲は、陽
極活物質の抵抗率を１とした場合に、補助導電材の抵抗
率が0.1〜２の範囲内である。
以上説明したように、電池陽極部の径方向の反応率を一
様にするためには、先ず、第６図から分かるように、補
助導電材の抵抗率を陽極活物質の抵抗率にほぼ同じにす
る必要がある。更に、第４図に示すように、相対反応率
を一様にするには、曲線（１）に近い陽極厚さ、即ち陽
極厚さを薄くしなければならないことが分かるが、一
方、第５図から陽極厚さを1mmから更に薄くすると逆に
相対内部抵抗率が大きくなるので、陽極厚さはある範囲
内にするのが最適と考えられる。第４図及び第５図から
経験的乃至実用的に考えて、陽極厚さは、0.5〜6mm、特
に好ましくは0.5〜3mmの間の値を採用すれば、相対内部
抵抗を最適な小さい値、従って、内部抵抗を小さくする
ことが出来、且つ電池の陽極部の径方向の反応率を一様
化することが出来ると考らられる。
様にするためには、先ず、第６図から分かるように、補
助導電材の抵抗率を陽極活物質の抵抗率にほぼ同じにす
る必要がある。更に、第４図に示すように、相対反応率
を一様にするには、曲線（１）に近い陽極厚さ、即ち陽
極厚さを薄くしなければならないことが分かるが、一
方、第５図から陽極厚さを1mmから更に薄くすると逆に
相対内部抵抗率が大きくなるので、陽極厚さはある範囲
内にするのが最適と考えられる。第４図及び第５図から
経験的乃至実用的に考えて、陽極厚さは、0.5〜6mm、特
に好ましくは0.5〜3mmの間の値を採用すれば、相対内部
抵抗を最適な小さい値、従って、内部抵抗を小さくする
ことが出来、且つ電池の陽極部の径方向の反応率を一様
化することが出来ると考らられる。
従って、本実施例のように陽極厚さを1mm程度に薄くし
て、補助導電材の抵抗率をほぼ陽極活物質の抵抗率に合
わせると、陽極部における電池反応率を一様化できるば
かりでなく、内部抵抗を小さく出来、高いエネルギー効
率が得られる。陽極部での電池反応率が一様になると、
充電時に固体電解質壁や電池容器（電槽）付近に局所的
に硫黄が生成されることがないため、充電量が増大でき
る。実際上第２図に示すごとく、充電電圧が急上昇しな
いので、回復充電量が破線のごとく増大する。
て、補助導電材の抵抗率をほぼ陽極活物質の抵抗率に合
わせると、陽極部における電池反応率を一様化できるば
かりでなく、内部抵抗を小さく出来、高いエネルギー効
率が得られる。陽極部での電池反応率が一様になると、
充電時に固体電解質壁や電池容器（電槽）付近に局所的
に硫黄が生成されることがないため、充電量が増大でき
る。実際上第２図に示すごとく、充電電圧が急上昇しな
いので、回復充電量が破線のごとく増大する。
更に、電池反応率の一様化は、充電時の特性を改善する
ばかりでなく、放電時にも低硫化ナトリウムが電池容器
８表面に局所的に生成することがなく、電池容器の腐食
が止できる。即ち、多硫化ナトリウム低硫化ナトリウム
（Na2S4,Na2S3,Na2S2など）になるほど、腐食性が強く
なる傾向がある。仮に、容器８壁面付近の反応率が高い
と、容器壁付近で反応が進行し、腐食性の強い低硫化ナ
トリウムが生成する。電池容器の腐食によって電池容量
が減少し、ひいては電池寿命が短かくなる。
ばかりでなく、放電時にも低硫化ナトリウムが電池容器
８表面に局所的に生成することがなく、電池容器の腐食
が止できる。即ち、多硫化ナトリウム低硫化ナトリウム
（Na2S4,Na2S3,Na2S2など）になるほど、腐食性が強く
なる傾向がある。仮に、容器８壁面付近の反応率が高い
と、容器壁付近で反応が進行し、腐食性の強い低硫化ナ
トリウムが生成する。電池容器の腐食によって電池容量
が減少し、ひいては電池寿命が短かくなる。
次に本発明の他の実施例について説明する。第７図は本
発明に係るナトリウム−硫黄電池の陽極部９に陽極活物
質を補給でき、必要に応じて反応生成物を陽極部から排
出きるようにした実施例を示す系統図である。この図に
おいて、陽極活物質の貯蔵容器16には、陽極活物質を陽
極部９へ流入させるための配管12が接続されており、陽
極活物質の貯蔵容器11には、容器16によって供給された
陽極部９内の活物質を容器11に排出するための配管13が
設けられている。
発明に係るナトリウム−硫黄電池の陽極部９に陽極活物
質を補給でき、必要に応じて反応生成物を陽極部から排
出きるようにした実施例を示す系統図である。この図に
おいて、陽極活物質の貯蔵容器16には、陽極活物質を陽
極部９へ流入させるための配管12が接続されており、陽
極活物質の貯蔵容器11には、容器16によって供給された
陽極部９内の活物質を容器11に排出するための配管13が
設けられている。
上記各容器には、容器のカバーガス圧を調整するための
配管14と17がそれぞれ接続している。これらのガス配管
14、17は、不活性ガス、例えばアルゴンガスであり、貯
蔵容器15に接続されている。
配管14と17がそれぞれ接続している。これらのガス配管
14、17は、不活性ガス、例えばアルゴンガスであり、貯
蔵容器15に接続されている。
上記陽極活物質の流動には、これらのアルゴンガスの圧
力差を用いて流出、排出の動作を行わそうとするもので
ある。
力差を用いて流出、排出の動作を行わそうとするもので
ある。
上記第１図の実施例では、陽極部の電池反応率を一様化
するため、陽極部の厚みを薄くしている。従って、陽極
活物質量が減少し、電池容量が大型の電池と比較して少
なくなるという懸念が存在する。そこで、本実施例によ
って、不足する陽極活物質を補給できる構造として、陽
極部厚さの縮小化による電池容量の減少化を補おうとし
たものである。尚、第１図の実施例では、陽極部の厚さ
が薄くなり、この分充電容量が減少するが、厚さが薄く
なることによる電池容量の縮小化はそれほど重大な問題
ではない。
するため、陽極部の厚みを薄くしている。従って、陽極
活物質量が減少し、電池容量が大型の電池と比較して少
なくなるという懸念が存在する。そこで、本実施例によ
って、不足する陽極活物質を補給できる構造として、陽
極部厚さの縮小化による電池容量の減少化を補おうとし
たものである。尚、第１図の実施例では、陽極部の厚さ
が薄くなり、この分充電容量が減少するが、厚さが薄く
なることによる電池容量の縮小化はそれほど重大な問題
ではない。
以上説明したように、本発明に係るナトリウム−硫黄電
池によれば、電池の陽極部での電池反応率を一様化する
ことが出来る。従って、回復充電量を大幅に増加するこ
とが出来、エネルギー効率を向上出来るという特有の効
果を奏する。
池によれば、電池の陽極部での電池反応率を一様化する
ことが出来る。従って、回復充電量を大幅に増加するこ
とが出来、エネルギー効率を向上出来るという特有の効
果を奏する。
又、電池反応率が一様となることにより、腐食性の強い
低硫化ナトリウムの電池容器近傍での局所発生を防ぐこ
とが出来るため、腐食性の虞れの少ないナトリウム−硫
黄電池を得ることが出来る。従って、電池の寿命増大す
る。
低硫化ナトリウムの電池容器近傍での局所発生を防ぐこ
とが出来るため、腐食性の虞れの少ないナトリウム−硫
黄電池を得ることが出来る。従って、電池の寿命増大す
る。
第１図は本発明に係るナトリウム−硫黄電池の一実施例
を示す断面構成図、第２図はナトリウム−硫黄電池の充
放電特性を示すグラフ、第３図はナトリウム−硫黄電池
の陽極部の電池反応を示すモデル図、第４図は電池の陽
極部での相対反応率と陽極厚さ方向位置との関係を示す
グラフ、第５図は電池の相対内部抵抗と陽極厚さとの関
係を示すグラフ、第６図は電池の相対反応率に及ぼす陽
極活物質と補助導電材の抵抗率の影響を示すグラフ、第
７図は本発明に係るナトリウム−硫黄電池の陽極部に陽
極活物質の流入、排出を行なうことのできる実施例を示
す構成図、第８図は従来のナトリウム−硫黄電池の断面
構成図、第９図はその電池特性を示すグラフである。 １……陰極活物質、３……固体電解質、９……陽極部、
８……電極容器。
を示す断面構成図、第２図はナトリウム−硫黄電池の充
放電特性を示すグラフ、第３図はナトリウム−硫黄電池
の陽極部の電池反応を示すモデル図、第４図は電池の陽
極部での相対反応率と陽極厚さ方向位置との関係を示す
グラフ、第５図は電池の相対内部抵抗と陽極厚さとの関
係を示すグラフ、第６図は電池の相対反応率に及ぼす陽
極活物質と補助導電材の抵抗率の影響を示すグラフ、第
７図は本発明に係るナトリウム−硫黄電池の陽極部に陽
極活物質の流入、排出を行なうことのできる実施例を示
す構成図、第８図は従来のナトリウム−硫黄電池の断面
構成図、第９図はその電池特性を示すグラフである。 １……陰極活物質、３……固体電解質、９……陽極部、
８……電極容器。
Claims (2)
- 【請求項１】ナトリウムを必須成分とする陰極活物質か
らなる陰極部と、硫黄又は多流化ナトリウムを必須成分
とする陽極活物質と補助導電材とからなる陽極部とがナ
トリウムイオンに対して伝導性を有する固体電解質を境
にして電槽内に配設されてなるナトリウム−硫黄電池に
おいて、前記陽極部の補助導電材の抵抗率は、前記陽極
活物質の抵抗率とほぼ同じで、且つ前記陽極部のほぼ全
領域で電池反応率が一様となる厚みに形成されているこ
とを特徴とするナトリウム−硫黄電池。 - 【請求項２】ナトリウムを必須成分とする陰極活物質か
らなる陰極部と、硫黄又は多流化ナトリウムを必須成分
とする陽極活物質と補助導電材とからなる陽極部とがナ
トリウムイオンに対して伝導性を有する固体電解質を境
にして電槽内に配設されてなるナトリウム−硫黄電池に
おいて、前記陽極部の補助導電材の抵抗率は、前記陽極
活物質の抵抗率とほぼ同じで、且つ前記陽極部のほぼ全
領域で電池反応率が一様となる厚みに形成されており、
前記陽極部に前記陽極活物質を補給できるとともに、前
記陽極部における前記陽極活物質と前記陰極活物質との
電池反応の反応生成物を排出できる手段が設けられたこ
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 |
|---|---|---|---|
| JP60039066A JPH0679494B2 (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | ナトリウム−硫黄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60039066A JPH0679494B2 (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | ナトリウム−硫黄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61198576A JPS61198576A (ja) | 1986-09-02 |
| JPH0679494B2 true JPH0679494B2 (ja) | 1994-10-05 |
Family
ID=12542753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60039066A Expired - Lifetime JPH0679494B2 (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | ナトリウム−硫黄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0679494B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3065591D1 (en) * | 1979-05-24 | 1983-12-22 | Chloride Silent Power Ltd | Sodium sulphur cells, cathode structures therefor, and the manufacture of such cells and structures |
| JPS5757064U (ja) * | 1980-09-20 | 1982-04-03 |
-
1985
- 1985-02-28 JP JP60039066A patent/JPH0679494B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61198576A (ja) | 1986-09-02 |
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