JPH07176328A - ナトリウム系二次電池 - Google Patents
ナトリウム系二次電池Info
- Publication number
- JPH07176328A JPH07176328A JP5321850A JP32185093A JPH07176328A JP H07176328 A JPH07176328 A JP H07176328A JP 5321850 A JP5321850 A JP 5321850A JP 32185093 A JP32185093 A JP 32185093A JP H07176328 A JPH07176328 A JP H07176328A
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- Japan
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- sodium
- metal container
- battery
- filled
- metal
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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
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- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Filling, Topping-Up Batteries (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属容器の腐食を防止することができ、性能
の安定した電池を実現する。 【構成】 内部に陽極活物質９が充填された電解質管７
が金属容器３内に収納され、同金属容器３と電解質管７
の間に溶融金属ナトリウム１０が充填されて陰極室が形
成され、同陰極室とナトリウム供給管２を介して連通さ
れたナトリウムリザーバ１が上記陰極室の上方に配設さ
れたことによって、電池の充放電時にかかわらず溶融金
属ナトリウム１０が常に電解質管７の外面に接触してい
るため、安定した電池性能を維持することができるとと
もに、腐食性が高い陽極活物質９は電解質管７内に充填
されており、金属容器３に接触することがないため、電
池の信頼性の大幅向上が可能となる。
の安定した電池を実現する。 【構成】 内部に陽極活物質９が充填された電解質管７
が金属容器３内に収納され、同金属容器３と電解質管７
の間に溶融金属ナトリウム１０が充填されて陰極室が形
成され、同陰極室とナトリウム供給管２を介して連通さ
れたナトリウムリザーバ１が上記陰極室の上方に配設さ
れたことによって、電池の充放電時にかかわらず溶融金
属ナトリウム１０が常に電解質管７の外面に接触してい
るため、安定した電池性能を維持することができるとと
もに、腐食性が高い陽極活物質９は電解質管７内に充填
されており、金属容器３に接触することがないため、電
池の信頼性の大幅向上が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ナトリウム−硫黄電池
あるいはナトリウム−溶融塩電池等のナトリウム系二次
電池に関する。
あるいはナトリウム−溶融塩電池等のナトリウム系二次
電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】ナトリウムを使用する２次電池は、鉛蓄
電池に比べて単位重量当たりのエネルギー密度が約５倍
と高く、エネルギー効率が約７０％と高効率であり、自
己放電が少なく、長寿命である。そのため、車載用、電
力貯蔵用のバッテリーとして有望視されている。
電池に比べて単位重量当たりのエネルギー密度が約５倍
と高く、エネルギー効率が約７０％と高効率であり、自
己放電が少なく、長寿命である。そのため、車載用、電
力貯蔵用のバッテリーとして有望視されている。
【０００３】このナトリウム系二次電池は、ナトリウム
と硫黄等をβ''−アルミナ等の固体電解質を介し電気化
学的に反応させることにより充電あるいは放電反応を行
なうことができ、電池に負荷を接続して電流を取り出す
と放電反応を行い、外部から電圧を印加して逆反応を起
こさせると充電反応を行なうものである。
と硫黄等をβ''−アルミナ等の固体電解質を介し電気化
学的に反応させることにより充電あるいは放電反応を行
なうことができ、電池に負荷を接続して電流を取り出す
と放電反応を行い、外部から電圧を印加して逆反応を起
こさせると充電反応を行なうものである。
【０００４】従来のナトリウム電池の一例は、図３に示
すように、金属容器１５内に先端を閉じた円筒状のβ''
−アルミナチューブ１６を固体電解質として内蔵し、外
側の陽極室内に硫黄等の導電性溶融体１７を収容し、内
側の陰極室内に溶融金属ナトリウム１８を収容し、アル
ミナシール部材１９で蓋をしたものである。この装置
は、電解質管内部にナトリウムを配したものであり、現
在用いられているナトリウム−硫黄電池の最も一般的な
構造である。
すように、金属容器１５内に先端を閉じた円筒状のβ''
−アルミナチューブ１６を固体電解質として内蔵し、外
側の陽極室内に硫黄等の導電性溶融体１７を収容し、内
側の陰極室内に溶融金属ナトリウム１８を収容し、アル
ミナシール部材１９で蓋をしたものである。この装置
は、電解質管内部にナトリウムを配したものであり、現
在用いられているナトリウム−硫黄電池の最も一般的な
構造である。
【０００５】従来のナトリウム電池の他の例は、図４に
示すように、金属容器２０内に先端を閉じた円筒状の
β''−アルミナチューブ２１を固体電解質として内蔵
し、内側の陽極室内に硫黄等の導電性溶融体２２を収容
し、外側の陰極室内に溶融金属ナトリウム２３を収容
し、アルミナシール材２４で蓋をしたものである。
示すように、金属容器２０内に先端を閉じた円筒状の
β''−アルミナチューブ２１を固体電解質として内蔵
し、内側の陽極室内に硫黄等の導電性溶融体２２を収容
し、外側の陰極室内に溶融金属ナトリウム２３を収容
し、アルミナシール材２４で蓋をしたものである。
【０００６】この装置の特徴としては、ナトリウム２３
の液面の上下動を防止するために、更に、ナトリウム−
アジド（ＮａＮ3 ）２５のペレットを底部のナトリウム
２３と一緒に封入していることがある。このナトリウム
−アジドは、作動温度付近では以下の反応でガス
（Ｎ2 ）を発生し、その内圧でナトリウム２３は常に電
解質管の外側に接している。
の液面の上下動を防止するために、更に、ナトリウム−
アジド（ＮａＮ3 ）２５のペレットを底部のナトリウム
２３と一緒に封入していることがある。このナトリウム
−アジドは、作動温度付近では以下の反応でガス
（Ｎ2 ）を発生し、その内圧でナトリウム２３は常に電
解質管の外側に接している。
【０００７】２ＮａＮ3 →２Ｎａ＋３Ｎ2 この装置は、電解質管外部にナトリウムを配したもので
あるが、その実施例は少ない。
あるが、その実施例は少ない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来のナトリウム電池
においては、それぞれ以下の課題があった。 （１） 上記の電解質管の内部にナトリウムを配する装
置においては、腐食性の強い硫黄あるいは溶融塩等が電
解質管の外側に存在するため、金属容器は腐食性雰囲気
に晒されることになる。そのため、金属容器をＭｏ等の
金属により被覆する必要がある。これ等の被覆は、耐蝕
性に関して完全であるという実証はなされていないだけ
でなく、コスト的にも高価である。 （２） 電解質管の内部に硫黄あるいは溶融塩等を配す
る装置においては、大部分の腐食性物質は電解質管との
み接するため、耐蝕性は大幅に向上する。しかしなが
ら、ナトリウム−アジド（ＮａＮ3 ）の熱分解による内
圧を利用したナトリウムの液面レベルの制御では、以下
の課題がある。
においては、それぞれ以下の課題があった。 （１） 上記の電解質管の内部にナトリウムを配する装
置においては、腐食性の強い硫黄あるいは溶融塩等が電
解質管の外側に存在するため、金属容器は腐食性雰囲気
に晒されることになる。そのため、金属容器をＭｏ等の
金属により被覆する必要がある。これ等の被覆は、耐蝕
性に関して完全であるという実証はなされていないだけ
でなく、コスト的にも高価である。 （２） 電解質管の内部に硫黄あるいは溶融塩等を配す
る装置においては、大部分の腐食性物質は電解質管との
み接するため、耐蝕性は大幅に向上する。しかしなが
ら、ナトリウム−アジド（ＮａＮ3 ）の熱分解による内
圧を利用したナトリウムの液面レベルの制御では、以下
の課題がある。
【０００９】まず、ナトリウム−アジドのコストが高い
ことである。次に、その熱分解は３００℃以上で起こる
ため、２００℃程度で作動する塩化物系の溶融塩を用い
るナトリウム系二次電池では、内圧制御ができないこと
である。本発明は上記の課題を解決しようとするもので
ある。
ことである。次に、その熱分解は３００℃以上で起こる
ため、２００℃程度で作動する塩化物系の溶融塩を用い
るナトリウム系二次電池では、内圧制御ができないこと
である。本発明は上記の課題を解決しようとするもので
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のナトリウム系二
次電池は、内部に陽極室が形成され陽極活物質が充填さ
れた電解質管、同電解質管が内部に収納され同電解質管
との間に形成された陰極室に溶融金属ナトリウムが充填
された金属容器、同金属容器に一端が接続されたナトリ
ウム供給管、および同ナトリウム供給管の他端がその底
部に接続され上記陰極室の上方に配設されたナトリウム
リザーバを備えたことを特徴としている。
次電池は、内部に陽極室が形成され陽極活物質が充填さ
れた電解質管、同電解質管が内部に収納され同電解質管
との間に形成された陰極室に溶融金属ナトリウムが充填
された金属容器、同金属容器に一端が接続されたナトリ
ウム供給管、および同ナトリウム供給管の他端がその底
部に接続され上記陰極室の上方に配設されたナトリウム
リザーバを備えたことを特徴としている。
【００１１】
【作用】上記において、電池の放電時には溶融金属ナト
リウムの液面は充電時に比べて低下するが、金属容器と
電解質管の間に形成された陰極室とナトリウムリザーバ
はナトリウム供給管により連通しており、ナトリウムリ
ザーバは上記陰極室の上方に配設されているため、電池
の放電時においても溶融金属ナトリウムの液面をナトリ
ウムリザーバ内とし、陰極室内は常に溶融金属ナトリウ
ムが充満した状態とすることができる。
リウムの液面は充電時に比べて低下するが、金属容器と
電解質管の間に形成された陰極室とナトリウムリザーバ
はナトリウム供給管により連通しており、ナトリウムリ
ザーバは上記陰極室の上方に配設されているため、電池
の放電時においても溶融金属ナトリウムの液面をナトリ
ウムリザーバ内とし、陰極室内は常に溶融金属ナトリウ
ムが充満した状態とすることができる。
【００１２】そのため、陰極室の内壁を形成する電解質
管の外面に常に溶融金属ナトリウムが接触しているた
め、安定した電池性能を維持することが可能となる。ま
た、陽極活物質は腐食性が高いが、電解質管内に充填さ
れており、金属容器と接触することがないため、金属容
器を腐食あるいは破損させることがなく、電池の信頼性
の大幅向上が可能となる。
管の外面に常に溶融金属ナトリウムが接触しているた
め、安定した電池性能を維持することが可能となる。ま
た、陽極活物質は腐食性が高いが、電解質管内に充填さ
れており、金属容器と接触することがないため、金属容
器を腐食あるいは破損させることがなく、電池の信頼性
の大幅向上が可能となる。
【００１３】
【実施例】本発明の一実施例を図１により説明する。図
１に示す本実施例は、内部に硫黄あるいは溶融塩等から
なる陽極活物質９が充填される電解質管のベータアルミ
ナ管７、同ベータアルミナ管７が内部に収納され同ベー
タアルミナ管７との間に形成された陰極室に溶融金属ナ
トリウム１０が注入される金属容器３、同金属容器３と
上記ベータアルミナ管７の上端に設けられ金属容器３と
熱拡散接合により接合されベータアルミナ管７とガラス
シール８を介して接合され金属容器３とベータアルミナ
管７の間を密閉するアルミナリング６、上記ベータアル
ミナ管７に挿入され耐蝕処理が施された陽極集電棒４が
貫通し上記アルミナリング６に熱拡散接合された金属製
蓋５、上記金属容器３の底部に一端が接続されたナトリ
ウム供給管２、および同ナトリウム供給管２の他端がそ
の底部に接続され上記金属製蓋５の上方に配設されたナ
トリウムリザーバ１を備えている。
１に示す本実施例は、内部に硫黄あるいは溶融塩等から
なる陽極活物質９が充填される電解質管のベータアルミ
ナ管７、同ベータアルミナ管７が内部に収納され同ベー
タアルミナ管７との間に形成された陰極室に溶融金属ナ
トリウム１０が注入される金属容器３、同金属容器３と
上記ベータアルミナ管７の上端に設けられ金属容器３と
熱拡散接合により接合されベータアルミナ管７とガラス
シール８を介して接合され金属容器３とベータアルミナ
管７の間を密閉するアルミナリング６、上記ベータアル
ミナ管７に挿入され耐蝕処理が施された陽極集電棒４が
貫通し上記アルミナリング６に熱拡散接合された金属製
蓋５、上記金属容器３の底部に一端が接続されたナトリ
ウム供給管２、および同ナトリウム供給管２の他端がそ
の底部に接続され上記金属製蓋５の上方に配設されたナ
トリウムリザーバ１を備えている。
【００１４】上記において、金属容器３とベータアルミ
ナ管７の間の陰極室と、この陰極室がナトリウム供給管
２により連通されたナトリウムリザーバ１に充填された
ナトリウム１０は、電池の充電時の液面ａは高く、放電
時の液面ｂはこれよりも低下するが、上記ナトリウムリ
ザーバ１の底面がアルミナリング６の位置より高いた
め、充放電時のナトリウム１０の液面ａ、ｂをナトリウ
ムリザーバ１内とし、陰極室内は常にナトリウム１０が
充満した状態とすることができる。
ナ管７の間の陰極室と、この陰極室がナトリウム供給管
２により連通されたナトリウムリザーバ１に充填された
ナトリウム１０は、電池の充電時の液面ａは高く、放電
時の液面ｂはこれよりも低下するが、上記ナトリウムリ
ザーバ１の底面がアルミナリング６の位置より高いた
め、充放電時のナトリウム１０の液面ａ、ｂをナトリウ
ムリザーバ１内とし、陰極室内は常にナトリウム１０が
充満した状態とすることができる。
【００１５】そのため、陰極室の内壁を形成するベータ
アルミナ管７の外面に常にナトリウム１０が接触してお
り、安定した電池性能を維持することができる。また、
腐食性物質である陽極活物質はベータアルミナ管７内に
充填されており、金属容器３と接触しないため、金属容
器３を腐食あるいは破損させることがなく、電池の信頼
性の大幅な向上が可能となった。
アルミナ管７の外面に常にナトリウム１０が接触してお
り、安定した電池性能を維持することができる。また、
腐食性物質である陽極活物質はベータアルミナ管７内に
充填されており、金属容器３と接触しないため、金属容
器３を腐食あるいは破損させることがなく、電池の信頼
性の大幅な向上が可能となった。
【００１６】次に、上記陽極室とナトリウムリザーバ１
内へのナトリウム１０の充填要領について、図２により
以下に説明する。まず、ナトリウムリザーバ１の上部に
ナトリウム注入管１１を取り付け、また、金属容器３の
底部にガス抜き管１２を取り付ける。
内へのナトリウム１０の充填要領について、図２により
以下に説明する。まず、ナトリウムリザーバ１の上部に
ナトリウム注入管１１を取り付け、また、金属容器３の
底部にガス抜き管１２を取り付ける。
【００１７】次に、ナトリウム注入管１１からナトリウ
ム１０を所定量注入した後、封入口１３及び封入口１４
の順番で封入・切断する。その後、ナトリウム供給管２
を折り曲げ、図１に示す配置として完了する。
ム１０を所定量注入した後、封入口１３及び封入口１４
の順番で封入・切断する。その後、ナトリウム供給管２
を折り曲げ、図１に示す配置として完了する。
【００１８】
【発明の効果】本発明のナトリウム系二次電池は、内部
に陽極活物質が充填された電解質管が金属容器内に収納
され、同金属容器と電解質管の間に溶融金属ナトリウム
が充填されて陰極室が形成され、同陰極室とナトリウム
供給管を介して連通されたナトリウムリザーバが上記陰
極室の上方に配設されたことによって、電池の充放電時
にかかわらず溶融金属ナトリウムが常に電解質管の外面
に接触しているため、安定した電池性能を維持すること
ができるとともに、腐食性が高い陽極活物質は電解質管
内に充填されており、金属容器に接触することがないた
め、電池の信頼性の大幅向上が可能となる。
に陽極活物質が充填された電解質管が金属容器内に収納
され、同金属容器と電解質管の間に溶融金属ナトリウム
が充填されて陰極室が形成され、同陰極室とナトリウム
供給管を介して連通されたナトリウムリザーバが上記陰
極室の上方に配設されたことによって、電池の充放電時
にかかわらず溶融金属ナトリウムが常に電解質管の外面
に接触しているため、安定した電池性能を維持すること
ができるとともに、腐食性が高い陽極活物質は電解質管
内に充填されており、金属容器に接触することがないた
め、電池の信頼性の大幅向上が可能となる。
【図１】本発明の一実施例に係る装置の説明図である。
【図２】上記一実施例に係る溶融金属ナトリウムの充填
・封入要領の説明図である。
・封入要領の説明図である。
【図３】従来の装置の一例の説明図である。
【図４】従来の装置の他の例の説明図である。
１ ナトリウムリザーバ ２ ナトリウム供給管 ３ 金属容器 ４ 陽極集電棒 ７ ベータアルミナ管 ９ 陽極活物質 １０ 溶融金属ナトリウム
フロントページの続き (72)発明者 水流 靖彦 横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重 工業株式会社基盤技術研究所内 (72)発明者 八島 吉見 横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重 工業株式会社基盤技術研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 内部に陽極室が形成され陽極活物質が充
填された電解質管、同電解質管が内部に収納され同電解
質管との間に形成された陰極室に溶融金属ナトリウムが
充填された金属容器、同金属容器に一端が接続されたナ
トリウム供給管、および同ナトリウム供給管の他端がそ
の底部に接続され上記陰極室の上方に配設されたナトリ
ウムリザーバを備えたことを特徴とするナトリウム系二
次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32185093A JP3377579B2 (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | ナトリウム系二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32185093A JP3377579B2 (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | ナトリウム系二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07176328A true JPH07176328A (ja) | 1995-07-14 |
| JP3377579B2 JP3377579B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=18137124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32185093A Expired - Fee Related JP3377579B2 (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | ナトリウム系二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3377579B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011148631A1 (ja) | 2010-05-25 | 2011-12-01 | Ohkawa Hiroshi | 固体電解質二次電池 |
| WO2011152028A1 (ja) | 2010-05-31 | 2011-12-08 | Ohkawa Hiroshi | 固体電解質二次電池 |
-
1993
- 1993-12-21 JP JP32185093A patent/JP3377579B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011148631A1 (ja) | 2010-05-25 | 2011-12-01 | Ohkawa Hiroshi | 固体電解質二次電池 |
| WO2011152028A1 (ja) | 2010-05-31 | 2011-12-08 | Ohkawa Hiroshi | 固体電解質二次電池 |
| US9300012B2 (en) | 2010-05-31 | 2016-03-29 | Hiroshi Ohkawa | Solid electrolyte secondary battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3377579B2 (ja) | 2003-02-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20021029 |
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