JPH08185889A - Sodium-sulfur battery - Google Patents

Sodium-sulfur battery

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JPH08185889A
JPH08185889A JP32663594A JP32663594A JPH08185889A JP H08185889 A JPH08185889 A JP H08185889A JP 32663594 A JP32663594 A JP 32663594A JP 32663594 A JP32663594 A JP 32663594A JP H08185889 A JPH08185889 A JP H08185889A
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sodium
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safety
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positive electrode
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清光 根本
Hiromi Tokoi
博見 床井
Naohisa Watabiki
直久 綿引
Katsuo Kawasaki
勝男 川崎
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Abstract

PURPOSE: To easily control the quality of sodium and ensure high stability as well as long service life by providing the bottom of a negative electrode vessel with a thermal fuse sealed sodium flow port, and a safety tube projected from the vessel and having a sodium filling port. CONSTITUTION: A safety tube 3 has a sodium flow port 9 sealed with a thermal fuse material on the bottom, and a sodium filling port 5 extended from the top, and is formed to be capsule type. The tube 3 is filled with sodium from the filling port 5. The filling port 5 is, then, sealed and the tube 3 is housed in a solid electrolyte 2. Thereafter, heat is applied at a level exceeding the fusing point of the thermal fuse material, thereby melting the material and causing sodium to be in contact with the electrolyte. According to this construction, the quality control of battery elements such as a β''Al2 O3 tube can be easily made, including the control of sodium purity.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ナトリウム/硫黄電池
に関し、高安定性,長寿命化が図れ、電池の量産化容易
なナトリウム/硫黄電池に係るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sodium / sulfur battery, which relates to a sodium / sulfur battery, which is highly stable and has a long service life, and is easy to mass-produce.

【0002】[0002]

【従来の技術】ナトリウム/硫黄電池は、温度300〜
400℃で運転され、電池の放電時には負極活物質であ
るナトリウムはイオンとなってβ″−Al23を通過
し、正極活物質硫黄と次式(1)のように反応して多硫
化ナトリウム(以下、Na2Sxと略記、X=3〜5)
を生成する。充電時には、逆の電池反応が行われ、正極
では硫黄及び負極では金属ナトリウムを生成する。
2. Description of the Related Art Sodium / sulfur batteries have a temperature of 300 to
When operated at 400 ° C, when the battery is discharged, sodium, which is the negative electrode active material, becomes an ion and passes through β ″ -Al 2 O 3 , and reacts with the positive electrode active material sulfur as shown in the following formula (1) to polysulfide. Sodium (hereinafter abbreviated as Na 2 Sx, X = 3 to 5)
Generate During charging, the reverse battery reaction occurs, producing sulfur at the positive electrode and metallic sodium at the negative electrode.

【0003】 2Na+xS → Na2Sx …(1) 従来ナトリウム/硫黄電池を製造する際には電池を半組
立状態にしてからナトリウムを採取(いわゆる供給)し
ていた(特開平2−213061 号)。また、カプセルを形成
した容器にナトリウムを入れて、カプセルの端部のノズ
ル等をシールしておき、前記カプセルを電池に組み立て
る際にシールしたノズルをつけ根より折り、折ったあと
の孔を露出させた後、電池を組み立てることが記載され
ている(特開平4−206272 号)。
2Na + xS → Na 2 Sx (1) Conventionally, when manufacturing a sodium / sulfur battery, the battery was semi-assembled and then sodium was collected (so-called supply) (Japanese Patent Laid-Open No. 2-213061). Also, put sodium in the container in which the capsule is formed and seal the nozzle etc. at the end of the capsule, fold the sealed nozzle when assembling the capsule into a battery, fold it from the root, and expose the hole after folding. After that, assembling the battery is described (JP-A-4-206272).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】比較の電池(図6)の
ような安全管にナトリウムの供給孔を有するものの場合
は、電池の半組立状のものに、ナトリウムを真空注入す
ると、ナトリウムは、安全管のナトリウム供給孔より
β″−Al23管と安全管との間、すなわち、ギャップ
上方部の正,負極の分離絶縁した熱圧接部の上7′にま
でナトリウムが供給される。このナトリウムは安全管
内、ウイック及びギャップ部表面を洗浄しながらギャッ
プ部上部にまで供給されるため、相当に汚れたナトリウ
ムが熱圧接部等に付着することになる。電池の作動時に
はナトリウムの液面は低下するが、膜状となった酸化物
は付着したままか、または、液面上に酸化膜として存在
する。よって熱圧接部の腐食のおそれがある。
In the case of a comparative battery (FIG. 6) having a sodium supply hole in a safety tube, when sodium is vacuum-injected into a subassembly of the battery, sodium is generated. Sodium is supplied from the sodium supply hole of the safety pipe to the space 7b between the β ″ -Al 2 O 3 pipe and the safety pipe, that is, to the upper 7 ′ of the heat-pressure contact portion where the positive and negative electrodes are separated and insulated. This sodium is supplied to the upper part of the gap while cleaning the inside of the safety pipe, the wick and the surface of the gap part, so that considerably contaminated sodium adheres to the hot press contact part, etc. During the operation of the battery, the sodium surface However, the oxide in the form of a film remains adhered or exists as an oxide film on the liquid surface, which may cause corrosion of the hot press contact area.

【0005】この方法では、熱圧接部、β″−Al23
管及びナトリウム純度など、要素材の品質管理が難し
い。また、特開平4−206272 号のように組立前にナトリ
ウムの入ったカプセルの端部のノズル等をつけ根より折
り、折ったあとの孔を露出させた後、電池を組み立てる
場合においても、ナトリウムは反応性が高いので、ナト
リウム流通孔近では外気との接触によりナトリウムの反
応物が生じる恐れがある。ナトリウムの性質上極力ナト
リウムと外気との反応を抑制する必要がある。
According to this method, the hot press contact portion, β ″ -Al 2 O 3
It is difficult to control the quality of element materials such as pipe and sodium purity. Also, as in JP-A-4-206272, when assembling the battery after assembling the battery after folding the nozzle of the end of the capsule containing sodium before the root and exposing the hole after folding, Since the reactivity is high, a reaction product of sodium may occur near the sodium flow hole due to contact with outside air. Due to the nature of sodium, it is necessary to suppress the reaction between sodium and the outside air as much as possible.

【0006】また、安全管は、直接負極容器と接合され
ると、電解質管内に収容させる際の芯出しが難しいこ
と、β″−Al23管の偏芯と相まって、安全管の溶接
歪などにより垂直性が損なわれること及び熱歪などによ
って、β″−Al23管への応力負荷が加わる。
Further, when the safety tube is directly joined to the negative electrode container, it is difficult to center it when the safety tube is accommodated in the electrolyte tube, and due to the eccentricity of the β ″ -Al 2 O 3 tube, the welding distortion of the safety tube is caused. A stress load is applied to the β ″ -Al 2 O 3 tube due to deterioration of verticality due to the above and thermal strain.

【0007】また、負極容器と安全管を単に組み立て接
合しただけでは、使用済み電池や故障電池の解体,処理
が難しい電池構造であり、安全管を含めた負極活物質の
再利用が容易ではない。また、ナトリウムと硫黄はナト
リウム、または、硫黄の一方が融解すると簡単に反応す
る性質をもっている。これが直接反応を起こすと、断熱
状態では、ほぼ、1400〜2000℃の高温となり、
危険が伴うためナトリウムと硫黄を分別して処理する必
要があるが、分別しにくい電池構造であった。上記従来
技術は、ナトリウム等の品質管理が難しく、電池の寿命
を長くすることが容易ではなかった。
Further, by simply assembling and joining the negative electrode container and the safety tube, it is difficult to disassemble and treat a used battery or a defective battery, and it is not easy to reuse the negative electrode active material including the safety tube. . Further, sodium and sulfur have a property of easily reacting when one of sodium and sulfur melts. When this directly reacts, in the adiabatic state, the temperature rises to about 1400 to 2000 ° C,
Since it is dangerous, it is necessary to separate and treat sodium and sulfur, but the battery structure was difficult to separate. In the above-mentioned conventional technology, it is difficult to control the quality of sodium and the like, and it is not easy to extend the life of the battery.

【0008】本発明は以上の事柄に鑑み、ナトリウムの
品質管理が容易で、高安定性,長寿命化が図れるナトリ
ウム/硫黄電池を提供することにあり、また、電池の量
産化が容易なナトリウム/硫黄電池を提供することにあ
る。
In view of the above matters, the present invention is to provide a sodium / sulfur battery which is capable of easily controlling the quality of sodium, has high stability, and has a long life. Further, it is easy to mass-produce the battery. / To provide a sulfur battery.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、ナトリウム/硫黄電池の安全管をカプセル状にし、
負極容器への接続管をベロ−ズ製の細管を用い、また、
底部のナトリウム供給孔を一旦温度ヒューズで閉止した
ものに、負極活物質ナトリウムを採取する電池構造,ナ
トリウム採取方式及び電池の組立方法としたことにより
達成される。
In order to achieve the above object, a sodium / sulfur battery safety tube is encapsulated,
The connecting tube to the negative electrode container is a narrow tube made by Velose,
This is achieved by using a battery structure, a sodium collecting method, and a battery assembling method for collecting sodium of the negative electrode active material in which the sodium supply hole at the bottom is once closed with a thermal fuse.

【0010】硫黄を有する正極と、ナトリウムを有する
負極がナトリウムイオン伝導性を持つ固体電解質(以
下、β″−Al23と略記)を配した電池構成におい
て、負極活物質ナトリウムをカプセル形状の安全管単独
に一旦封入したのち、電池構成に組み立てることを特徴
とするものである。
In a battery configuration in which a positive electrode having sulfur and a negative electrode having sodium are provided with a solid electrolyte having sodium ion conductivity (hereinafter, abbreviated as β ″ -Al 2 O 3 ), sodium of the negative electrode active material is encapsulated. It is characterized in that the safety tube is once enclosed and then assembled into a battery structure.

【0011】本発明は、硫黄又は多硫化ナトリウムから
なる正極活物質を収容する正極容器と,ナトリウムから
なる負極活物質を収容する負極容器と,該正極部と該負
極部との間に配置されたナトリウムイオン伝導性を持つ
固体電解質と,該正極容器と該負極容器とを絶縁する絶
縁部と,該負極容器内に配置されナトリウムを収容しそ
の底部に温度ヒューズ材で封止されたナトリウムの流通
孔及びその頂部に封止され前記負極容器から突出したナ
トリウム注入口を有する安全管とを備えたことを特徴と
する。前記負極部の負極容器は前記絶縁材と接続される
ものであることができる。
The present invention is arranged between a positive electrode container containing a positive electrode active material made of sulfur or sodium polysulfide, a negative electrode container containing a negative electrode active material made of sodium, and the positive electrode portion and the negative electrode portion. A solid electrolyte having sodium ion conductivity, an insulating portion for insulating the positive electrode container and the negative electrode container from each other, sodium contained in the negative electrode container and containing sodium sealed at the bottom thereof with a temperature fuse material. It is characterized by comprising a flow hole and a safety tube having a sodium injection port sealed at the top thereof and projecting from the negative electrode container. The negative electrode container of the negative electrode part may be connected to the insulating material.

【0012】また、前記負極部の負極容器は前記絶縁材
と接続され、前記安全管はナトリウム収容部とナトリウ
ム注入管とからなり、前記負極容器は、該ナトリウム注
入管と接続され、該ナトリウム注入管は該接続部とナト
リウム収容部との間に応力緩和機構を有することを特徴
とする。前記応力緩和機構は例えばベローズを使用でき
る。ベローズは山形の肉厚のある管状のもの等を使用で
きる。前記注入管の端部がナトリウム注入口を有する。
または、前記管の径或いは肉厚を薄くして変形を容易に
する構造を用いることもできる。
Further, the negative electrode container of the negative electrode portion is connected to the insulating material, the safety pipe is composed of a sodium containing portion and a sodium injection pipe, and the negative electrode container is connected to the sodium injection pipe and the sodium injection pipe. The tube is characterized by having a stress relaxation mechanism between the connection part and the sodium containing part. As the stress relaxation mechanism, for example, bellows can be used. As the bellows, a chevron-shaped thick tube or the like can be used. The end of the injection tube has a sodium injection port.
Alternatively, it is possible to use a structure in which the diameter or wall thickness of the tube is reduced to facilitate deformation.

【0013】前記位置にベローズを有する構成により、
負極容器にベローズを有するものより、安全管の縦及び
横の動きに柔軟性を向上させた構造にしたことにより、
β″−Al23管への応力負荷を軽減し、β″−Al2
3管の破壊を抑制する作用を向上できる。これによ
り、高安定な電池ができ、長寿命化に寄与することがで
きる。また、注入管がベローズ構造をとることにより、
安全管の位置決めがベローズ構造を有する注入管だけで
できる。よって、単に弾性部材が安全管上部に接続され
ているものや、弾性部材と安全管の反対側に支持部材等
を配置するものにくらべ、安全管の位置決めが容易であ
り、且つ、安全管が前記注入管だけで支持されている構
成をとることにより、前記ベローズの変形が容易であ
り、電池組立ての際に、固体電解質管の接合位置精度が
良好でない場合でも、電池として組み立てることがで
き、固体電解質に応力集中等を起こすことを抑制でき
る。
Due to the structure having the bellows at the position,
By having a structure that improves flexibility in vertical and horizontal movement of the safety tube, rather than having a bellows in the negative electrode container,
"reduce the stress load on the -Al 2 O 3 tube, β" β -Al 2
The action of suppressing the destruction of the O 3 tube can be improved. As a result, a highly stable battery can be made, which can contribute to a longer life. Also, because the injection pipe has a bellows structure,
The safety tube can be positioned only by the injection tube having the bellows structure. Therefore, the safety tube can be easily positioned and the safety tube can be positioned more easily than the one in which the elastic member is simply connected to the upper portion of the safety pipe or the one in which the elastic member and the support member are arranged on the opposite side of the safety pipe. By adopting a configuration that is supported only by the injection tube, the bellows can be easily deformed, and when the battery is assembled, even if the solid electrolyte tube has a poor bonding position accuracy, it can be assembled as a battery, It is possible to suppress stress concentration and the like in the solid electrolyte.

【0014】前記注入管をベローズを有する細管とする
ことができる。安全管の径のほぼ1/4〜1/6程度で
あることが好ましい。また、安全管のナトリウム収容部
の底部にナトリウム供給孔を備え、温度ヒューズで閉止
しておき運転温度以下で融解させて電解質にナトリウム
を供給することが好ましい。
The injection tube may be a thin tube having a bellows. It is preferably about 1/4 to 1/6 of the diameter of the safety pipe. Further, it is preferable that a sodium supply hole is provided at the bottom of the sodium accommodating portion of the safety pipe, and the sodium is supplied to the electrolyte by closing it with a temperature fuse and melting it at an operating temperature or lower.

【0015】また、前記正極容器はFe−Cr合金にA
lを有する合金を用いることができる。また、前記固体
電解質は、曲げ強度が高いものを用いることができる。
例えば、300〜700MPaであることができる。前
記ナトリウム中のSn,Pb,Ag,Cd,Sb,Zn
の少なくとも一つを有する成分は前記安全管のナトリウ
ム流通孔に配置した温度ヒューズが融解されたものであ
る。正極容器は例えば、Cr:25〜27重量%,A
l:1〜5重量%,残部Feからなり、Cを1重量%以
下含有することが好ましい。あるいはさらに、Moを1
〜5重量%含有することが好ましい。前記固体電解質は
前記の曲げ強度を有することが好ましい。前記固体電解
質は平均粒径が数μm〜数十(例えば、20)μm程度
であることができる。この構成により、例えば、年間充
電1200時間,放電1200時間,休止6360時間
の運転をした際、10年後の電池効率(充放電効率)8
5%以上の効率を図るものである。
Further, the positive electrode container is made of Fe--Cr alloy
Alloys with l can be used. Further, as the solid electrolyte, one having high bending strength can be used.
For example, it can be 300 to 700 MPa. Sn, Pb, Ag, Cd, Sb, Zn in the sodium
The component having at least one of the above is a melted thermal fuse arranged in the sodium flow hole of the safety pipe. The positive electrode container has, for example, Cr: 25 to 27% by weight, A
1: 1 to 5% by weight, balance Fe, and preferably 1% by weight or less of C. Or even more, Mo is 1
Preferably, it is contained in an amount of about 5% by weight. The solid electrolyte preferably has the above bending strength. The solid electrolyte may have an average particle size of about several μm to several tens (for example, 20) μm. With this configuration, for example, when operating for 1200 hours per year, 1200 hours per discharge, and 6360 hours off, the battery efficiency (charging / discharging efficiency) after 10 years is 8
It is intended to achieve an efficiency of 5% or more.

【0016】また、前記温度ヒューズ材はSn,Pb,
Ag,Cd,Sb,Znの少なくとも一つを有する金属
又は合金であることを特徴とする。
The thermal fuse material is made of Sn, Pb,
It is characterized by being a metal or alloy containing at least one of Ag, Cd, Sb, and Zn.

【0017】また、硫黄又は多硫化ナトリウムからなる
正極活物質を収容する正極容器を有する正極部と,ナト
リウムからなる負極活物質を収容する負極容器を有する
負極部と,該正極部と該負極部との間に配置されたナト
リウムイオン伝導性を持つ固体電解質と,該正極容器と
該負極容器とを絶縁する絶縁部とを備え、該負極部内に
ナトリウムを収容し、且つナトリウムの流通孔を有する
安全管を備えたナトリウム/硫黄電池において、前記ナ
トリウムはナトリウムに対する350℃で2ppm 以上溶
解度以下のSn,Pb,Ag,Cd,Sb,Znの少な
くとも一つを含むことを特徴とする。前記範囲の前記成
分を含むものはナトリウム/硫黄電池の電池反応を阻害
することなく電池運転ができる。前記成分は温度ヒュー
ズが溶解されたものであることができる。測定場所は、
安全管の中央部、及び、安全管内側表面付近,安全管と
固体電解質との間隙部、でナトリウムをとって測定する
事が好ましい。前記ナトリウム中の前記成分はSn,P
b,Ag,Cd,Sb,Znの少なくとも二つを有する
ことが好ましい。ナトリウムの採取温度より高くナトリ
ウムの運転温度以下融解する温度ヒューズを製作しやす
い。またさらに、温度ヒューズは少なくともSbを有す
ることが好ましい。例えば、Sb等が含まれていると、
ナトリウム中の酸素(Na2O等)と反応して化合物(酸
化物)を形成して、ナトリウムをより精製して、電池反
応に寄与する量の減少を防止し、ナトリウム/硫黄電池
の性能向上を図ることができる。
Further, a positive electrode part having a positive electrode container containing a positive electrode active material made of sulfur or sodium polysulfide, a negative electrode part having a negative electrode container containing a negative electrode active material made of sodium, the positive electrode part and the negative electrode part. And a solid electrolyte having sodium ion conductivity disposed between the positive electrode container and the negative electrode container, and an insulating part for insulating the positive electrode container and the negative electrode container, containing sodium in the negative electrode part, and having a sodium flow hole. The sodium / sulfur battery provided with a safety tube is characterized in that the sodium contains at least one of Sn, Pb, Ag, Cd, Sb and Zn having a solubility of 2 ppm or more and not more than 2 ppm at 350 ° C. in sodium. Those containing the above components in the above range can be operated in a battery without inhibiting the battery reaction of the sodium / sulfur battery. The component may be a melted thermal fuse. The measurement location is
It is preferable to measure by taking sodium at the center of the safety pipe, near the inner surface of the safety pipe, and in the gap between the safety pipe and the solid electrolyte. The component in the sodium is Sn, P
It is preferable to have at least two of b, Ag, Cd, Sb, and Zn. It is easy to fabricate a thermal fuse that melts above the sodium sampling temperature and below the sodium operating temperature. Furthermore, it is preferable that the thermal fuse has at least Sb. For example, if Sb is included,
Reacts with oxygen (Na 2 O, etc.) in sodium to form a compound (oxide), further purifies sodium, prevents reduction of the amount that contributes to battery reaction, and improves performance of sodium / sulfur battery Can be achieved.

【0018】前記ナトリウム中にSn,Pb,Ag,C
d,Sb,Znの少なくとも一つを有する成分を1重量
%以下含有するほうが良く、さらに2ppm〜60ppm含有
することが好ましい。さらに好ましくは、ナトリウム中
の前記成分は、前記ナトリウム中にSn,Pb,Ag,
Cd,Sb,Znの少なくとも二つを有する成分含むこ
とが好ましい。さらには、少なくともSbを含有するこ
とが好ましい。
Sn, Pb, Ag, C in the sodium
It is better to contain a component containing at least one of d, Sb, and Zn in an amount of 1% by weight or less, and it is preferable to further contain 2 to 60 ppm. More preferably, the component in sodium is Sn, Pb, Ag,
It is preferable to include a component having at least two of Cd, Sb, and Zn. Furthermore, it is preferable to contain at least Sb.

【0019】Sn,Pb,Ag,Cd,Sb,Zn等の
成分は前記安全管のナトリウム流通孔を塞ぐことができ
る量である。
The components such as Sn, Pb, Ag, Cd, Sb, and Zn are the amounts capable of closing the sodium flow holes of the safety pipe.

【0020】本発明のナトリウム/硫黄電池の製造方法
は、底部に温度ヒューズ材で封止されたナトリウム流通
孔とその頂部に延長したナトリウム注入口を有する安全
管に、該注入口からナトリウムを安全管内に注入する工
程,該注入口を封止する工程,該安全管を固体電解質内
に収容する工程を含むことを特徴とする。本発明の方法
により、空気中での劣化や反応性の大きい、固体電解質
管や、ナトリウムの品質管理が容易であり、効率良く品
質の高いナトリウム/硫黄電池ができる。ナトリウム/
硫黄電池の製造工程の短縮ができ、電池の製作コストの
低減化ができる。
The method for producing a sodium / sulfur battery according to the present invention is characterized in that a sodium safety hole having a sodium flow hole sealed with a temperature fuse material at the bottom and a sodium injection port extended to the top thereof is used to safely discharge sodium from the injection port. The method is characterized by including a step of injecting into the tube, a step of sealing the injection port, and a step of accommodating the safety tube in a solid electrolyte. According to the method of the present invention, a solid electrolyte tube that is highly deteriorated or highly reactive in the air and the quality control of sodium are easy, and a sodium / sulfur battery with high quality can be efficiently produced. sodium/
The manufacturing process of the sulfur battery can be shortened, and the manufacturing cost of the battery can be reduced.

【0021】特に、本方法では固体電解質管を電池最終
組立てまで保管できる。
In particular, this method allows the solid electrolyte tube to be stored until the final assembly of the battery.

【0022】またさらに、該安全管を固体電解質内に収
容された後、前記温度ヒューズの融点より高い温度まで
加熱して、前記温度ヒューズを融解させ、前記ナトリウ
ムを固体電解質と接触させる工程を有することを特徴と
する。本発明では、安全管に付した温度ヒューズを電池
組立の際に取り外す必要がないので、電池に組み立てて
から、電池を昇温し、安全管の中に密閉していたナトリ
ウムを固体電解質等と接触させるのでナトリウムが製造
工程において大気と触れること無く製造できるので、反
応性の高いナトリウムの劣化をより効率良く防ぐことが
できる。前記のように昇温する際前記成分をナトリウム
に融解できる。温度ヒューズは前記Sn,Pb,Ag,
Cd,Sb,Znの少なくとも二つ以上の成分を有し加
熱によりナトリウムに融解させることが好ましい。
Further, after the safety tube is housed in the solid electrolyte, it is heated to a temperature higher than the melting point of the thermal fuse to melt the thermal fuse and bring the sodium into contact with the solid electrolyte. It is characterized by In the present invention, since it is not necessary to remove the temperature fuse attached to the safety tube at the time of assembling the battery, the temperature of the battery is raised after the battery is assembled, and the sodium sealed in the safety tube is replaced with the solid electrolyte or the like. Since sodium is contacted, it can be produced without contact with the atmosphere in the production process, so that deterioration of highly reactive sodium can be prevented more efficiently. The ingredients can be melted in sodium when the temperature is raised as described above. The thermal fuse is composed of Sn, Pb, Ag,
It is preferable to have at least two components of Cd, Sb, and Zn and to melt them into sodium by heating.

【0023】本発明は、硫黄又は多硫化ナトリウムから
なる正極活物質を収容する正極部と,ナトリウムからな
る負極活物質を収容する負極部と,該正極部と該負極部
との間に配置されたナトリウムイオン伝導性を持つ固体
電解質とを備たナトリウム/硫黄電池の、該正極部内に
ナトリウムを収容し、且つナトリウムの流通孔を有する
ナトリウム/硫黄電池用安全管において、前記安全管は
底部に温度ヒューズ材で封止されたナトリウム流通孔と
その頂部に延長したナトリウム注入口を有することを特
徴とする。また、好ましくは、前記安全管はナトリウム
収容部とナトリウム注入管とからなり、該注入管はベロ
ーズと該ベローズより端部側に前記負極部との接続用部
分を有する。
According to the present invention, a positive electrode portion containing a positive electrode active material made of sulfur or sodium polysulfide, a negative electrode portion containing a negative electrode active material made of sodium, and a positive electrode portion disposed between the positive electrode portion and the negative electrode portion. In a sodium / sulfur battery safety tube for a sodium / sulfur battery having a solid electrolyte having sodium ion conductivity and containing sodium in the positive electrode part and having a sodium flow hole, the safety tube is at the bottom. It is characterized by having a sodium flow hole sealed with a temperature fuse material and a sodium injection port extended to the top thereof. Further, preferably, the safety pipe is composed of a sodium containing portion and a sodium injection pipe, and the injection pipe has a bellows and a portion for connecting the negative electrode portion on an end side of the bellows.

【0024】安全管のナトリウム収容部の底部に温度ヒ
ューズで閉止したナトリウム供給孔を備え、ナトリウム
温度150〜200℃で安全管にナトリウムを供給する
ことが好ましい。
It is preferable that a sodium supply hole closed by a thermal fuse is provided at the bottom of the sodium containing portion of the safety pipe to supply sodium to the safety pipe at a sodium temperature of 150 to 200 ° C.

【0025】本発明はナトリウム注入管端部一つを介し
て、真空引き,ナトリウム採取ができるので、容易に真
空引きができ、ナトリウムの採取量の制御が容易であ
る。
According to the present invention, since it is possible to evacuate and collect sodium through one end of the sodium injection pipe, it is possible to easily evacuate and control the amount of sodium collected.

【0026】また、前記流通孔はSn,Pb,Ag,C
d,Sb,Znの少なくとも一つを有する成分を有する
温度ヒューズの栓を配置したことを特徴とする。
The flow holes are made of Sn, Pb, Ag, C.
It is characterized in that a plug of a thermal fuse having a component containing at least one of d, Sb and Zn is arranged.

【0027】好ましくは、前記ナトリウム中にSn,P
b,Ag,Cd,Sb,Znの少なくとも二つ以上を有
する成分からなることが好ましい。
Preferably, Sn, P is added to the sodium.
It is preferably composed of a component having at least two of b, Ag, Cd, Sb and Zn.

【0028】また、前記温度ヒューズは前記ナトリウム
/硫黄電池の運転温度以下で融解することを特徴とす
る。
The thermal fuse may be melted at a temperature below the operating temperature of the sodium / sulfur battery.

【0029】前記温度ヒューズはSn5〜15−Pb8
5〜95wt%,Sn5〜20−Pb80〜95wt
%,Ag5〜25−Pb95〜97.5wt%,Ag3
〜5−Cd95〜97wt%,Cd32〜90−Zn1
0〜68wt%,Pb97〜99−Sb1〜3wt%の
少なくともいずれかを有し、250〜350℃で融解す
るものを用いることができる。
The temperature fuse is Sn5-15-Pb8.
5-95 wt%, Sn5-20-Pb80-95 wt
%, Ag5-25-Pb95-97.5 wt%, Ag3
~ 5-Cd95-97wt%, Cd32-90-Zn1
A material having at least one of 0 to 68 wt% and Pb97 to 99-Sb1 to 3 wt% and melting at 250 to 350 ° C. can be used.

【0030】前記温度ヒューズは、Sbを含有すること
が好ましい。
The thermal fuse preferably contains Sb.

【0031】また、本発明は、硫黄又は多硫化ナトリウ
ムからなる正極活物質を収容する正極部と,ナトリウム
からなる負極活物質を収容する負極部と,該正極部と該
負極部との間に配置されたナトリウムイオン伝導性を持
つ固体電解質とを備え、該負極部内にナトリウムを収容
し、且つナトリウムの流通孔を有するナトリウム/硫黄
電池用安全管にナトリウムを採取するナトリウム採取装
置において、該安全管はナトリウム収容部とナトリウム
注入管とからなり、前記流通孔はナトリウム/硫黄電池
運転温度で融解する温度ヒューズの栓が配置されてお
り、前記注入管端部と連結されるナトリウム採取口を有
し、該採取口は、前記ナトリウム収容部内を前記採取口
を介して減圧する減圧装置、前記減圧された前記ナトリ
ウム収容部内に採取するナトリウムを蓄えるナトリウム
タンク、とに連絡されることを特徴とする。
Further, according to the present invention, a positive electrode portion containing a positive electrode active material made of sulfur or sodium polysulfide, a negative electrode portion containing a negative electrode active material made of sodium, and a space between the positive electrode portion and the negative electrode portion. In the sodium collecting device for collecting sodium into a safety tube for sodium / sulfur batteries, which comprises a solid electrolyte having sodium ion conductivity arranged and which contains sodium in the negative electrode part and which has a sodium flow hole, The pipe is composed of a sodium container and a sodium injection pipe, and a plug of a temperature fuse that melts at a sodium / sulfur battery operating temperature is arranged in the flow hole, and has a sodium sampling port connected to the end of the injection pipe. The sampling port is a decompression device that decompresses the inside of the sodium containing portion through the sampling port, and the sampling port is the inside of the decompressed sodium containing portion. Sodium accumulating tank that, characterized in that it is contacted to the city.

【0032】また、さらに、該安全管はナトリウム収容
部と応力緩和機構(ベローズ等)を有するナトリウム注
入管とからなり、該応力緩和機構より端部側の前記注入
管部分に前記負極部との接続用部分を有し、前記採取口
と前記減圧装置或いは前記ナトリウムタンクとの間に
は、採取口と前記減圧装置或いは前記ナトリウムタンク
との流路を切り替える切り替え弁、前記ナトリウム注入
管を閉止する閉止装置を有することを特徴とする。
Further, the safety pipe is composed of a sodium containing portion and a sodium injection pipe having a stress relaxation mechanism (bellows, etc.), and the negative electrode portion is provided in the injection pipe portion on the end side of the stress relaxation mechanism. A connection valve is provided, and a switching valve for switching the flow path between the sampling port and the decompression device or the sodium tank, and the sodium injection pipe are closed between the sampling port and the decompression device or the sodium tank. It is characterized by having a closing device.

【0033】前記ナトリウム採取装置を用いて本発明の
安全管にナトリウムを採取し、本発明のナトリウム/硫
黄電池を製作することにより、前記ナトリウムを製造工
程において大気と触れること無く製造できるので性能劣
化を防止できる。
By collecting sodium into the safety pipe of the present invention by using the sodium sampling device and manufacturing the sodium / sulfur battery of the present invention, the sodium can be manufactured without being exposed to the atmosphere in the manufacturing process, so that the performance is deteriorated. Can be prevented.

【0034】前記閉止装置は安全管にナトリウムを採取
後、前記ナトリウム注入管の端部付近の所定の部分をか
しめて封止する装置であることができる。ナトリウムを
採取後、前記採取口が前記ナトリウム注入管と分離され
る前に閉止されることが好ましい。前記かしめる他にナ
トリウム注入管の開口部が封止できるものであれば他の
手段でもよい。
The closure device may be a device for collecting sodium into a safety pipe and then caulking a predetermined portion near the end of the sodium injection pipe to seal it. After collecting sodium, the collecting port is preferably closed before being separated from the sodium injection tube. Other than the caulking, other means may be used as long as the opening of the sodium injection tube can be sealed.

【0035】本発明は採取口一つを介して、真空引き,
ナトリウム採取ができるので、容易に真空引きができ、
ナトリウムの採取量の制御が容易である。
According to the present invention, a vacuum is drawn through one sampling port,
Sodium can be collected, so you can easily evacuate,
It is easy to control the amount of sodium collected.

【0036】本発明は硫黄,該硫黄を収納する正極容器
を有する正極部と,ナトリウム、該ナトリウムを収容す
る負極容器を有する負極部がナトリウムイオン伝導性を
持つ固体電解質を介して配置され、前記正極部の負極容
器は前記絶縁材に接続され、該負極容器内の前記固体電
解質内に、ナトリウムを収容し、且つナトリウムの流通
孔を有する安全管を備えたナトリウム/硫黄電池に適応
できる。
In the present invention, sulfur, a positive electrode part having a positive electrode container containing the sulfur, and a negative electrode part having sodium and a negative electrode container containing the sodium are arranged via a solid electrolyte having sodium ion conductivity, The negative electrode container of the positive electrode part is connected to the insulating material, and the sodium / sulfur battery including a safety tube that contains sodium in the solid electrolyte in the negative electrode container and has a sodium flow hole can be applied.

【0037】[0037]

【作用】本発明により、ナトリウムの品質管理が容易
で、高安定性,長寿命化が図れるナトリウム/硫黄電池
を提供することができ、また、電池の量産化が容易なナ
トリウム/硫黄電池を提供できる。
According to the present invention, it is possible to provide a sodium / sulfur battery in which the quality control of sodium is easy, the stability and the life of the battery can be improved, and the sodium / sulfur battery is easily mass-produced. it can.

【0038】負極活物質ナトリウムの採取を容易にし、
かつ、ナトリウムの採取時及び電池の組立時における雰
囲気からの汚染の防止及びβ″−Al23管等要素部品
の品質管理などができる。また、β″−Al23管への
応力負荷を軽減でき、β″−Al23管やナトリウムな
どの要素材の品質管理が容易にでき、電池の組立工程を
簡便化して安全性の向上を図れ及び使用済み電池の解
体,処理、または、ナトリウムの再利用を容易にでき
る。また、電池の製作コストを低減できる。
The negative electrode active material sodium is easily collected,
And the prevention of contamination from the atmosphere at the time of assembling the collection time and the battery of sodium and beta "can include -Al 2 O 3 tube like component parts of the quality control. In addition, beta" stress on -Al 2 O 3 tube The load can be reduced, the quality control of the element materials such as β ″ -Al 2 O 3 tube and sodium can be facilitated, the assembly process of the battery can be simplified and the safety can be improved, and the dismantling and treatment of the used battery, Alternatively, the reuse of sodium can be facilitated, and the manufacturing cost of the battery can be reduced.

【0039】本発明では、安全管に付した温度ヒューズ
を電池組立の際に取り外す必要がないので、電池に組み
立ててから、電池を昇温し、安全管の中に密閉していた
ナトリウムを固体電解質等と接触させるのでナトリウム
が製造工程において大気と触れること無く製造できるの
で、反応性の高いナトリウムの劣化をより効率良く防ぐ
ことができる。反応性の高いナトリウムは、水分や酸素
との接触があると、Na2OやNaOH及びH2が生じ
る。ナトリウムは非常に活性なので、水分や酸素と数秒
接触するだけで、反応物を生じる。このため、ナトリウ
ムと接触する雰囲気の管理が重要であり、場合によって
は、水分や酸素を低レベルに抑えた容器等の中で作業す
ることになり、取り扱いが困難で、作業性がよくない。
In the present invention, since it is not necessary to remove the temperature fuse attached to the safety tube when assembling the battery, the temperature of the battery is raised after the battery is assembled and the sodium sealed in the safety tube is solidified. Since sodium is produced without contact with the atmosphere in the production process because it is brought into contact with the electrolyte or the like, deterioration of highly reactive sodium can be prevented more efficiently. Highly reactive sodium produces Na 2 O, NaOH and H 2 when it comes into contact with water or oxygen. Sodium is so active that it reacts with water and oxygen for a few seconds to produce the reactants. For this reason, it is important to control the atmosphere in contact with sodium, and in some cases, it is necessary to work in a container or the like in which moisture and oxygen are suppressed to low levels, which makes handling difficult and the workability is poor.

【0040】Na2Oは融点が非常に高い(1270℃程
度)ので電池運転温度では融解せず、電池中に残留す
る。その際、前記ナトリウムの流通孔等を閉塞或いはナ
トリウムの流通を阻害すると電池性能を低下させる原因
となり、また、長寿命化を阻害する一因となる。また、
NaOHは非常に腐食性が高く、電解質等を劣化させる
こと及び負極容器等を腐食するおそれがある。また、電
池内に反応性の高いH2が介在すると金属材料の水素脆
化や固体電解質管を劣化させるために好ましくない。
Since Na 2 O has a very high melting point (about 1270 ° C.), it does not melt at the battery operating temperature and remains in the battery. At that time, if the sodium flow holes or the like are blocked or the sodium flow is obstructed, the battery performance may be deteriorated, and it may be a cause of preventing the life extension. Also,
NaOH is highly corrosive, and may deteriorate the electrolyte or the like and may corrode the negative electrode container or the like. Further, if H 2 having high reactivity is present in the battery, hydrogen embrittlement of the metal material and deterioration of the solid electrolyte tube are unfavorable.

【0041】本発明により、ナトリウム容器にナトリウ
ムを採取するところから、電池組立,電池作動まで、ナ
トリウムを外気と触れること無く行うことができるた
め、上記腐食劣化等が抑制でき、高安定性,長寿命化を
図ることができる。
According to the present invention, it is possible to carry out the steps from collecting sodium in a sodium container to assembling the battery and operating the battery without touching the sodium with the outside air. The life can be extended.

【0042】本発明により、ナトリウム中の酸素濃度を
抑制でき、Na2O 等の反応物の生成も抑制できるので
良好な電池ができる。
According to the present invention, the oxygen concentration in sodium can be suppressed, and the production of reactants such as Na 2 O can also be suppressed, so that a good battery can be obtained.

【0043】本発明により、年間充電1200時間,放
電1200時間,休止6360時間の運転をした際、1
0年後の電池効率(充放電効率)85%以上の効率を図
るものである。
According to the present invention, when operating for 1200 hours per year, 1200 hours per discharge, and 6360 hours off, 1
It aims to achieve a battery efficiency (charge / discharge efficiency) of 85% or more after 0 years.

【0044】具体的には、本発明のナトリウム/硫黄電
池の安全管底部のナトリウム供給孔を温度ヒューズで閉
止し、上部負極容器との接続部をベロ−ズ製細管構造と
したカプセル形状の安全管に、負極活物質ナトリウムを
採取することにより、(1)β″−Al23管の品質管
理及びナトリウムの純度管理が容易、(2)負極容器と
安全管の接続部を細管のベロ−ズを用いることで、β″
−Al23管への応力負荷を軽減して電池の安全性を向
上、(3)安全管と負極活物質ナトリウムを再利用でき
ること、及び(4)使用済み電池や故障電池の解体処理
が容易となることなどのメリットがある。
Specifically, the sodium-sulfur battery of the present invention has a sodium-filled hole at the bottom of the safety tube, which is closed with a temperature fuse, and has a bellows-made thin tube structure at the connection with the upper negative electrode container. By collecting the sodium of the negative electrode active material into the tube, (1) the quality control of the β ″ -Al 2 O 3 tube and the purity control of sodium are easy, and (2) the connection between the negative electrode container and the safety tube is made into a thin tube. -"
-Reduce the stress load on the Al 2 O 3 tube to improve the safety of the battery, (3) the safety tube and the sodium of the negative electrode active material can be reused, and (4) the dismantling process of used batteries and failed batteries. There are merits such as being easy.

【0045】[0045]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below.

【0046】(実施例1)図1は、本実施例を示すナト
リウム/硫黄電池の断面図である。1は正極容器、2は
固体電解質、3は安全管(ナトリウム収容部)、4は正
極端子、5はナトリウム注入管(負極端子)、6は正,
負極を分離絶縁するためのα−Al23接合部、7はナ
トリウム、8は硫黄モールド、9はナトリウム供給孔、
10は負極容器及び11はベローズ製の細管である。
Example 1 FIG. 1 is a sectional view of a sodium / sulfur battery showing this example. 1 is a positive electrode container, 2 is a solid electrolyte, 3 is a safety tube (sodium containing part), 4 is a positive electrode terminal, 5 is a sodium injection tube (negative electrode terminal), 6 is positive,
Α-Al 2 O 3 joint for separating and insulating the negative electrode, 7 is sodium, 8 is a sulfur mold, 9 is a sodium supply hole,
Reference numeral 10 is a negative electrode container, and 11 is a thin tube made of bellows.

【0047】図2は、カプセル状安全管の縦断面図であ
る。3は安全管、5はナトリウム注入管(負極端子)、
7はナトリウム、9はナトリウム供給孔に温度ヒューズ
で閉止したもの、11はベローズ製の細管、12はフラ
ンジ(負極部(負極容器)との接合用部分)、13は封
止部であり、安全管にナトリウムを採取したのち封止す
るための半つぶし状の管になっている。14はナトリウ
ム採取口及び15はナトリウム供給管である。
FIG. 2 is a vertical sectional view of the capsule-shaped safety pipe. 3 is a safety tube, 5 is a sodium injection tube (negative terminal),
7 is sodium, 9 is a sodium supply hole closed with a thermal fuse, 11 is a bellows thin tube, 12 is a flange (a portion for joining with the negative electrode part (negative electrode container)), and 13 is a sealing part. It is a semi-crushed tube for sealing after collecting sodium in the tube. Reference numeral 14 is a sodium sampling port, and 15 is a sodium supply pipe.

【0048】図5は、比較のナトリウム/硫黄電池の断
面図である。1は正極容器、2はナトリウムイオン導電
性の固体電解質、3は安全管、4は正極端子、5はナト
リウム導入管を兼ねた負極端子、6は正,負極を分離絶
縁するためのα−アルミナ(以下、α−Al23と略
記)接合部(以下、熱圧接部と略記)、7は負極活物質
ナトリウム、8はカーボンフェルトに正極活物質Sを含
浸させた硫黄モールド、9はナトリウム供給孔及び10
は負極容器である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a comparative sodium / sulfur battery. 1 is a positive electrode container, 2 is a sodium ion conductive solid electrolyte, 3 is a safety tube, 4 is a positive electrode terminal, 5 is a negative electrode terminal which also serves as a sodium introducing tube, 6 is α-alumina for separating and insulating positive and negative electrodes (Hereinafter, abbreviated as α-Al 2 O 3 ) Joined portion (hereinafter, abbreviated as hot press contact portion), 7 is negative electrode active material sodium, 8 is a sulfur mold in which carbon felt is impregnated with positive electrode active material S, and 9 is sodium. Supply hole and 10
Is a negative electrode container.

【0049】本電池構成において、負極活物質ナトリウ
ムの採取は、安全管底部に0.1〜1.0mmφ のナトリ
ウム供給孔を備えた。図6に比較のナトリウム/硫黄電
池のα−Al23 リングを介して安全管,β″−Al2
3 及び負極容器の半組立図を示す。図に示したよう
に、負極容器10に溶接された安全管3にα−Al23
リング6を介してβ″−Al23管2を取り付けた形状
のもの、すなわち、電池の半組立状のものに、ナトリウ
ム注入管5よりナトリウムを真空注入するようになって
いる。このためナトリウムは、安全管のナトリウム供給
孔よりβ″−Al23管と安全管との間、すなわち、ギ
ャップ上方部の正,負極の分離絶縁した熱圧接部の上の
部分7′にまでナトリウムが供給される。このナトリウ
ムは安全管内,ウイック及びギャップ部表面を洗浄しな
がらギャップ部上部にまで供給されるため、相当に汚れ
たナトリウムが熱圧接部等に付着することになる。電池
の作動時にはナトリウムの液面は低下するが、膜状とな
った酸化物は付着したままか、または、液面上に酸化膜
として存在する。また、ナトリウム/硫黄電池の定格作
動温度の350℃では、ナトリウム中の酸素の溶解度
は、ほぼ、200ppm であるので、これ以上の酸素量
は、上述のように、当初付着した熱圧接部、または、液
面上に残存する。液体ナトリウム中における材料の腐食
は、ナトリウム中の酸素濃度に依存するため、本電池の
熱圧接部においても腐食のおそれがある。本発明の電池
はこれらの腐食を抑制できるため良好な性能を有するこ
とができる。
In this battery structure, the negative electrode active material sodium was collected by providing a sodium supply hole of 0.1 to 1.0 mmφ at the bottom of the safety tube. Fig. 6 shows a safety tube, β ″ -Al 2 through the α-Al 2 O 3 ring of the comparative sodium / sulfur battery.
O 3 and shows a semi-assembled view of the anode container. As shown in the figure, α-Al 2 O 3 is attached to the safety pipe 3 welded to the negative electrode container 10.
Sodium is vacuum-injected from the sodium injecting tube 5 into a shape in which the β ″ -Al 2 O 3 tube 2 is attached via the ring 6, that is, a subassembly of the battery. Sodium is supplied from the sodium supply hole of the safety pipe to the portion between the β ″ -Al 2 O 3 pipe and the safety pipe, that is, to the portion 7 ′ above the positive and negative isolation heat-insulating joints of the positive and negative electrodes above the gap. Is supplied. Since this sodium is supplied to the upper part of the gap while cleaning the inside of the safety pipe, the wick and the surface of the gap, considerably contaminated sodium adheres to the hot press contact part and the like. Although the liquid level of sodium decreases during the operation of the battery, the film-shaped oxide remains attached or exists as an oxide film on the liquid surface. Also, at 350 ° C, which is the rated operating temperature of sodium / sulfur batteries, the solubility of oxygen in sodium is approximately 200 ppm, so the amount of oxygen above this is the amount of heat-bonded portion that initially adhered, or , Remains on the liquid surface. Corrosion of the material in the liquid sodium depends on the oxygen concentration in the sodium, so there is a risk of corrosion even in the hot press contact portion of the battery. Since the battery of the present invention can suppress these corrosions, it can have good performance.

【0050】比較の電池では、ナトリウムを細管に真空
吸い上げ法により採取すると、管内表面を洗浄して、不
純物は管の後尾側に運ばれ偏析することが知られてお
り、本電池もこのような現象が起こっているものと推察
される。
In the comparative battery, it is known that when sodium is sucked into a thin tube by a vacuum suction method, the inner surface of the tube is washed and impurities are carried to the rear side of the tube and segregated. It is speculated that the phenomenon is occurring.

【0051】(1)上述したように、β″−Al2
3管,安全管,α−Al23リング及び負極容器等を組
立てたのちにナトリウムの採取操作を実施するため、熱
圧接部,β″−Al23管及びナトリウム純度など、要
素材の品質管理が難しい。
(1) As described above, β ″ -Al 2 O
After assembling 3 tubes, safety tube, α-Al 2 O 3 ring, negative electrode container, etc., to perform sodium sampling operation, heat press contact part, β ″ -Al 2 O 3 tube and sodium purity etc. Quality control is difficult.

【0052】(2)安全管は、直接負極容器のフランジ
に溶接構造となっているため、芯出しが難しいこと、
β″−Al23管の偏芯と相まって、安全管の溶接歪な
どにより垂直性が損なわれること及び熱歪などによっ
て、β″−Al23管への応力負荷となって、β″−A
23管を破損する原因の一つと考えられている。
(2) Since the safety pipe has a welded structure directly on the flange of the negative electrode container, centering is difficult,
Combined with the eccentricity of the β ″ -Al 2 O 3 pipe, the verticality is impaired due to welding strain of the safety pipe, and thermal strain causes a stress load on the β ″ -Al 2 O 3 pipe, resulting in β ″ -A
It is considered to be one of the causes of damage to the l 2 O 3 tube.

【0053】(3)安全管にナトリウムを採取する場
合、安全管,負極容器及びβ″−Al23管を正,負極
を分離絶縁するためのα−Al23リングを介して接合
した、所謂、電池の半組立状の形態においてナトリウム
を採取するため、ナトリウムの充填不足の電池がしばし
ば存在していた。
(3) When collecting sodium in the safety tube, the safety tube, the negative electrode container and the β ″ -Al 2 O 3 tube are joined together through an α-Al 2 O 3 ring for separating and insulating the positive and negative electrodes. In addition, since sodium is collected in the so-called semi-assembled form of the battery, there are often batteries with insufficient sodium filling.

【0054】(4)上記(2)に述べたように、負極容
器のフランジと安全管は溶接構造で、使用済み電池や故
障電池の解体,処理が難しい電池構造であり、安全管を
含めた負極活物質の再利用が容易ではない。また、ナト
リウムとSはナトリウム、または、Sの一方が融解する
と簡単に反応する性質をもっている。そして、これが直
接反応を起こすと、断熱状態では、ほぼ、1400〜2
000℃の高温となり、危険が伴うためナトリウムとS
を分別して処理する必要があるが、分別しにくい電池構
造であった。本発明の電池はこれらの問題点を解決する
ことができる。
(4) As described in (2) above, the flange of the negative electrode container and the safety pipe have a welded structure, and it is a battery structure in which it is difficult to disassemble and process used batteries and defective batteries. It is not easy to reuse the negative electrode active material. Further, sodium and S have a property of easily reacting when one of sodium and S melts. Then, when this directly causes a reaction, in the adiabatic state, approximately 1400 to 2
It becomes a high temperature of 000 ℃, and it is dangerous, so sodium and S
It was necessary to separate and treat the battery, but the battery structure was difficult to separate. The battery of the present invention can solve these problems.

【0055】また、使用済み電池や故障電池は、負極容
器部より切断して安全管を引き抜き、ナトリウムとSを
分別して解体処理,処分することが簡単にできる電池構
造とした。
Further, the used battery and the defective battery have a battery structure that can be easily cut from the negative electrode container part, the safety tube is drawn out, sodium and S are separated, and disassembled and processed.

【0056】安全管と負極容器との接続管をベローズ製
の細管としたことにより、負極容器部の所定の部分を切
断或いは分離するだけて、安全管をβ″−Al23管よ
り引き抜くことができ、安全管及びナトリウムを再利用
することもできる。
By using a bellows thin tube as the connecting pipe between the safety pipe and the negative electrode container, the safety pipe is pulled out from the β ″ -Al 2 O 3 pipe only by cutting or separating a predetermined part of the negative electrode container portion. It is possible to reuse the safety tube and sodium.

【0057】なお、正極活物質はS及び負極活物質は金
属ナトリウムとして分別するために、電池は充電末で停
止することが好ましい。
Since the positive electrode active material is separated as S and the negative electrode active material is separated as metallic sodium, it is preferable to stop the battery at the end of charging.

【0058】(実施例2)上記電池における組立工程に
ついて述べる。図2のベローズのフランジ部を負極容器
に溶接してある安全管3のナトリウム供給孔9に、ほ
ぼ、250〜350℃で融解するSn5〜15−Pb8
5〜95wt%,Ag2.5−Pb97.5wt%,Sn
5〜20−Pb80〜95wt%及びAg5−Cd95
wt%などの低融点合金を用いて閉止したものに、真空
注入法によりナトリウムを採取する。この際、ナトリウ
ムの採取温度を150〜200℃で実施する。
Example 2 An assembly process for the above battery will be described. Sn5-15-Pb8 which melts at 250-350 degreeC in the sodium supply hole 9 of the safety pipe 3 which welded the flange part of the bellows of FIG.
5-95 wt%, Ag2.5-Pb97.5 wt%, Sn
5-20-Pb80-95 wt% and Ag5-Cd95
Sodium is collected by a vacuum injection method into a material that is closed using a low melting point alloy such as wt%. At this time, the sampling temperature of sodium is 150 to 200 ° C.

【0059】また、安全管底部のナトリウム供給孔の温
度ヒューズによる閉止は、ナトリウム供給孔が小さく、
安全管の熱容量が大きいのでナトリウム供給孔の閉止に
用いる温度ヒューズの融点付近まで加熱してから実施す
る。
In addition, the closing of the sodium supply hole at the bottom of the safety pipe by the temperature fuse causes the sodium supply hole to be small.
Since the safety tube has a large heat capacity, heat it up to near the melting point of the thermal fuse used to close the sodium supply hole before performing the test.

【0060】上述の安全管にナトリウムを採取したの
ち、次に、β″−Al23管と正極容器が接続している
ものに、ナトリウムを採取した安全管をβ″−Al23
管内に挿入し、正極側と接合して電池構成は完了する。
[0060] After collecting the sodium to the above safety tube, then, β "-Al 2 O 3 tube and to what positive electrode container is connected, the safety tube sodium was taken β" -Al 2 O 3
The cell structure is completed by inserting the tube and joining it to the positive electrode side.

【0061】なお、ナトリウム供給孔の閉止用として用
いたPb−Sn,Ag−Pb合金などの温度ヒューズの
量は、全量をPbとして換算しても、約0.02g で、
ナトリウム中濃度にすると、ほぼ、60wtppm であ
り、330℃のナトリウム中におけるPbの溶解度は1
〜2wt%程度であるので、とくに問題とはならない。
上述のように、負極活物質ナトリウムの採取及び電池の
組立工程が簡便であり、また、電池の組立の最終段階で
β″−Al23管を取り付けるため、β″−Al23
の疵や割れを防止でき、また、不純物やごみなどに汚染
されずに組み立てることができる。このため、ナトリウ
ムの純度管理を含めたβ″−Al23管など、電池要素
材の品質管理が容易となった。
The amount of the thermal fuse such as Pb-Sn, Ag-Pb alloy used for closing the sodium supply hole was about 0.02 g even if the total amount was converted to Pb.
The concentration in sodium is about 60 wtppm, and the solubility of Pb in sodium at 330 ° C is 1
Since it is about 2 wt%, there is no particular problem.
As described above, the process of collecting the negative electrode active material sodium and the battery assembling are simple, and since the β ″ -Al 2 O 3 tube is attached at the final stage of the battery assembly, the β ″ -Al 2 O 3 tube is used. It can prevent scratches and cracks, and can be assembled without being contaminated with impurities or dust. Therefore, the quality control of the battery element material such as the β ″ -Al 2 O 3 tube including the sodium purity control is facilitated.

【0062】(実施例3)β″−Al23管の曲がり、
偏芯及び安全管の曲がり、及び電池の作動時に発生する
応力など、β″−Al23管への応力負荷を緩和する対
策としては、(1)図2に示した安全管上部をベローズ製
の細管として負極容器に取り付ける構造、(2)図3の
3−(イ)の安全管その物の上部にベローズを取り付け
る構造、(3)図3の3−(ロ)の負極容器に波板状の
ベローズを取り付ける構造及び(4)図3の3−(ハ)
の負極容器胴にベローズを取り付ける構造などが考えら
れる。
Example 3 Bending of β ″ -Al 2 O 3 tube,
As a measure to alleviate the stress load on the β ″ -Al 2 O 3 tube, such as eccentricity and bending of the safety tube, and the stress generated during battery operation, (1) bellows the upper part of the safety tube shown in Fig. 2. Attached to the negative electrode container as a thin tube made of steel, (2) a safety tube of 3- (a) in FIG. 3, a bellows attached to the upper part of the product, and (3) a wave in the negative electrode container of 3- (b) in FIG. Structure for attaching plate-shaped bellows and (4) 3- (c) in FIG.
A structure in which a bellows is attached to the body of the negative electrode container can be considered.

【0063】上述のように、種々の応力緩和方法が考え
られるが、電池内においては、応力の方向性や大きさな
ど、応力発生のメカニズムが複雑なことなど、わからな
いことが多い。したがって、電池内の小さな発生応力や
急激な発生応力に対して瞬時に対応できる必要があり、
そのためには、図2に示した安全管と負極容器との接続
管をベローズ製の細管とした電池構造が最も有効にβ″
−Al23管の破損を防止できる。
As described above, various stress relaxation methods are conceivable. However, it is often unknown in the battery that the mechanism of stress generation such as the directionality and magnitude of stress is complicated. Therefore, it is necessary to be able to instantly respond to small and sudden stresses generated in the battery.
For that purpose, the battery structure in which the connection tube between the safety tube and the negative electrode container shown in FIG. 2 is a bellows thin tube is most effective β ″.
-It is possible to prevent damage to the Al 2 O 3 tube.

【0064】なお、上述のように安全管と負極容器部を
連結しているベローズを有するナトリウム注入管は、電
池内の小さな発生応力や急激な発生応力に即対応でき、
しかも、ナトリウムの採取が容易である管径とする必要
から、安全管径のほぼ、1/4〜1/6の径が望まし
い。
As described above, the sodium injection tube having the bellows connecting the safety tube and the negative electrode container portion can immediately cope with a small generated stress or a sudden generated stress in the battery,
Moreover, since it is necessary to make the tube diameter so that sodium can be easily collected, it is desirable that the diameter is approximately 1/4 to 1/6 of the safety tube diameter.

【0065】(実施例4)安全管をカプセル状としたこ
とにより、安全管単独でナトリウムの採取でき、ナトリ
ウム採取部がシンプルなこと及び採取方法が簡単なた
め、ナトリウムの充填不足は解消される。図4に、安全
管へのナトリウム採取装置を示す。3は安全管、7はナ
トリウム、13は封止部であり安全管にナトリウムを採
取したのち、管をカシメて封止しやすくした半つぶし
管、16はナトリウム供給用のタンク、17はナトリウ
ム液面計、18はナトリウムの計量タンク、19は弁、
20はナトリウム精製装置からのナトリウム流入口管、
21はナトリウムの流出口管である。本装置により安全
管にナトリウムを採取する手順を以下に述べる。
(Embodiment 4) Since the safety tube is made into a capsule shape, sodium can be collected by the safety tube alone, and the sodium collecting portion is simple and the collecting method is simple, so that the insufficient filling of sodium is solved. . FIG. 4 shows a sodium collecting device for a safety pipe. 3 is a safety tube, 7 is sodium, and 13 is a sealing part. After collecting sodium into the safety tube, the tube is crimped to make it easy to seal, a half-crushed tube, 16 is a tank for supplying sodium, and 17 is a sodium solution. Area meter, 18 is a sodium measuring tank, 19 is a valve,
20 is a sodium inlet pipe from the sodium purifier,
21 is a sodium outlet pipe. The procedure for collecting sodium in the safety pipe with this device is described below.

【0066】ナトリウム精製装置とナトリウムタンク1
6を配管20及び21で連結し、ナトリウムを循環精製
したのち、液面計17にて必要量を計量し、弁19をス
トップする。次いで、予め真空吸引してあるナトリウム
を計量タンク18に一旦採取する。安全管はナトリウム
注入管がナトリウム採取口を介して連結され、真空ポン
プ側の弁19−2を開け、真空ポンプでナトリウム収容
部を真空にしてから、弁19−2を閉じ、弁19を開け
ナトリウムを注入する。その後、図中に明示はしていな
いが、前記ナトリウム注入管の一部をかしめて封止する
構成にすることが好ましい。
Sodium purifier and sodium tank 1
6 is connected by pipes 20 and 21, and after circulating and refining sodium, the required amount is measured by the liquid level gauge 17, and the valve 19 is stopped. Then, the vacuum suctioned sodium is once collected in the measuring tank 18. As the safety pipe, a sodium injection pipe is connected through a sodium sampling port, a valve 19-2 on the vacuum pump side is opened, the sodium containing portion is evacuated by the vacuum pump, and then the valve 19-2 is closed and the valve 19 is opened. Inject sodium. After that, although not explicitly shown in the drawing, it is preferable that a part of the sodium injection tube is caulked and sealed.

【0067】以上のように、多数個の安全管に一度に簡
単にナトリウムを採取でき、また、金属容器への密封で
あり、長期間の保管ができるため、電池の量産化が可能
となる。
As described above, sodium can be easily collected into a large number of safety tubes at one time, and since it is sealed in a metal container and can be stored for a long period of time, mass production of batteries is possible.

【0068】(実施例5)ナトリウムの採取装置の一例
を図7に示す。安全管多数を同時にナトリウムを採取す
る場合においても同操作であるので、安全管1つについ
ての採取を示す。30は封止装置である。例えば、ナト
リウム注入管端部をかしめる装置である。14は採取口
であり、スウェージングロックのようになっていても良
い。本装置のうちナトリウム計量タンク18の容量は安
全管3に採取するナトリウムの必要量としてある。
(Example 5) FIG. 7 shows an example of an apparatus for collecting sodium. Since the same operation is performed when sodium is collected from many safety tubes at the same time, only one safety tube is shown. 30 is a sealing device. For example, a device for crimping the end of the sodium injection tube. Reference numeral 14 denotes a sampling port, which may be a swaging lock. The capacity of the sodium measuring tank 18 in this apparatus is the required amount of sodium to be collected in the safety pipe 3.

【0069】まず、装置のナトリウム系全体をヒータ2
5を投入して、温度を150〜220℃とし、ナトリウム
タンク16の弁19−1及び19−2を開としてナトリ
ウム精製装置と連結し、ナトリウムを精製循環したの
ち、液面計17で所定量を計量し、弁19−1及び19
−2を閉とする。ついで、弁19−5及び19−6を開
き、真空ポンプ23を作動して安全管3及びナトリウム
計量タンク18を真空引きし、Arガス供給系24より
弁19−7及び19−8を操作してArガスを供給し
て、真空−Arガス置換を行って、内部を清浄にして、
安全管3及びナトリウム計量タンク18内を真空にし、
弁19−5及び19−6を閉とする。弁19−9は閉じ
たまま、弁19−3、次いで弁19−4を静かに開き、
ナトリウム計量タンク18にナトリウムを導入し、弁1
9−4、次に弁19−3の順に閉とする。そして弁19
−9を開き、安全管3にナトリウムを採取する。
First, the heater 2 is connected to the entire sodium system of the apparatus.
5 was added to adjust the temperature to 150 to 220 ° C., the valves 19-1 and 19-2 of the sodium tank 16 were opened, the sodium purification device was connected, and the sodium was purified and circulated. Is measured and valves 19-1 and 19 are
-2 is closed. Next, the valves 19-5 and 19-6 are opened, the vacuum pump 23 is operated to evacuate the safety pipe 3 and the sodium measuring tank 18, and the valves 19-7 and 19-8 are operated from the Ar gas supply system 24. To supply Ar gas to perform vacuum-Ar gas replacement to clean the inside,
Vacuum the safety pipe 3 and the sodium measuring tank 18,
Valves 19-5 and 19-6 are closed. With valve 19-9 closed, gently open valve 19-3 and then valve 19-4,
Sodium was introduced into the sodium measuring tank 18, and the valve 1
9-4 and then the valve 19-3 are closed in this order. And valve 19
Open -9 and collect sodium in safety tube 3.

【0070】弁19−9を閉とし、安全管の温度をナト
リウムの融点(97.5℃)以下に降温してナトリウムを
固化したのち、封止部13を封止装置(例えば、カシメ
器)を用いて、良くカシメてから、安全管を取外す。安
全管のナトリウム注入管端部口に付着のナトリウムをエ
チルアルコール等で洗浄し、封止することが好ましい。
After closing the valve 19-9 and lowering the temperature of the safety pipe to the melting point of sodium (97.5 ° C.) or lower to solidify the sodium, the sealing portion 13 is sealed with a sealing device (for example, caulking device). After crimping well, remove the safety tube. It is preferable that the sodium adhering to the sodium injection tube end port of the safety tube is washed with ethyl alcohol or the like and sealed.

【0071】以上、述べたように本発明は、安全管と負
極容器の接続をベローズ製の細管とし、ナトリウム供給
孔を温度ヒューズで一旦、閉止したカプセル形状とした
ことにより、ナトリウムの充填不足の解消,β″−Al
23管等、要素材の品質管理が容易にでき、また、β″
−Al23管への応力負荷の低減及び負極活物質の再利
用などが可能な安全性の高いナトリウム/硫黄電池を提
供できる。
As described above, according to the present invention, the connection between the safety tube and the negative electrode container is a bellows thin tube, and the sodium supply hole is once closed with a temperature fuse to form a capsule shape. Resolution, β ″ -Al
The quality control of element materials such as 2 O 3 pipes is easy, and β ″
It is possible to provide a highly safe sodium / sulfur battery capable of reducing the stress load on the —Al 2 O 3 tube and reusing the negative electrode active material.

【0072】(実施例6)負極活物質のナトリウムは、
純度99.5 %以上のものを使用することができる。こ
の場合のナトリウム中の酸素濃度は約10ppm 程度であ
る。さらに電池内では安全管表面及びβ″−Al23
表面の酸化物などから酸素がナトリウム中に流出するた
め、電池中においては、ナトリウム中の酸素濃度は約1
00〜200ppm 程度になることがある。ナトリウム/硫
黄電池の運転条件を例えば350℃とした時のナトリウ
ム中の酸素の溶解度は約220ppm 程度となることがあ
る。よってナトリウム中に、より多くの酸素が溶解する
と酸素増加に伴い腐食速度が増加し、溶解度以上の酸素
が存在すると、過飽和となった酸素(Na2O 等として
存在)は析出,沈降してナトリウム供給孔のナトリウム
の流通を阻害し、或いは閉塞する恐れもある。また、電
池性能を低下させるおそれがある。
Example 6 Sodium as the negative electrode active material was
A purity of 99.5% or more can be used. In this case, the oxygen concentration in sodium is about 10 ppm. Furthermore, in the battery, oxygen flows out into the sodium from the oxides on the surface of the safety tube and the surface of the β ″ -Al 2 O 3 tube, so the oxygen concentration in the sodium is about 1 in the battery.
It may be about 00 to 200 ppm. When the operating condition of a sodium / sulfur battery is 350 ° C., the solubility of oxygen in sodium may be about 220 ppm. Therefore, when more oxygen is dissolved in sodium, the corrosion rate increases with the increase of oxygen, and when oxygen having a solubility or higher is present, supersaturated oxygen (present as Na 2 O etc.) precipitates and precipitates to form sodium. There is also a risk of obstructing the flow of sodium in the supply hole or blocking it. In addition, the battery performance may be reduced.

【0073】よって、電池要素材の取扱時や電池組立て
時において酸素や水分との接触を極力抑制することが好
ましい。
Therefore, it is preferable to suppress contact with oxygen and moisture as much as possible when handling the battery element material and assembling the battery.

【0074】また、ナトリウムと接触する材料の腐食速
度はナトリウム中の酸素濃度に影響されるので、ナトリ
ウム中の酸素濃度増加の原因を除くことが好ましい。
Further, since the corrosion rate of the material in contact with sodium is influenced by the oxygen concentration in sodium, it is preferable to eliminate the cause of the increase in oxygen concentration in sodium.

【0075】図8にナトリウム中酸素濃度とステンレス
(SUS304)の腐食速度との関係図を示す。この図は、ナ
トリウム温度400℃時の酸素濃度と腐食速度の関係を
示したものである(電池運転条件を350℃とした時
は、この図のデータより1〜2割程度低い位である)。
電池内で、安全管や固体電解質管などの表面からナトリ
ウム中へ混入することによるナトリウム中の酸素濃度は
約100〜200ppm となる。安全管等が腐食される速
度は、ほぼ20〜100μm/年となる。仮に上限の2
00ppm をとったとすると、例えば、電池の目標耐用年
数10年間には腐食が直線的に進むとすると約1000
μmが腐食されることになり、材料強度の低下が大きい
ので、他の要因によりナトリウム中への酸素の混入を抑
制することが重要である。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the oxygen concentration in sodium and the corrosion rate of stainless steel (SUS304). This figure shows the relationship between the oxygen concentration and the corrosion rate at a sodium temperature of 400 ° C (10% to 20% lower than the data in this figure when the battery operating condition is 350 ° C). .
In the battery, the oxygen concentration in sodium becomes about 100 to 200 ppm by being mixed into the sodium from the surface of the safety tube or the solid electrolyte tube. The rate of corrosion of the safety pipe and the like is about 20 to 100 μm / year. Temporarily 2
If we take 00ppm, for example, if the corrosion progresses linearly during the target service life of the battery of 10 years, it will be about 1000.
Since μm is corroded and the material strength is greatly reduced, it is important to suppress the mixing of oxygen into sodium due to other factors.

【0076】例えば、安全管に用いるステンレス(SUS3
04)等は、ナトリウムとを共存性は比較的良いが、ナト
リウム/硫黄電池構成材のうち絶縁材であるα−アルミ
ナと他の部材との接合部にはAl及びAlのブレージン
グ材(Al表面20〜30μmにSiを約10%程度含
有した材料)が用いられており、これがナトリウム中の
酸素濃度が高くなると、その分腐食される割合が多くな
るので、負極活物質ナトリウムの純度管理は重要となっ
ている。
For example, stainless steel (SUS3 used for safety pipes
04) has relatively good coexistence with sodium, but Al and Al brazing material (Al surface) at the joint between sodium-sulfur battery constituent materials α-alumina and other members. A material containing about 10% Si in 20 to 30 μm) is used, and as the oxygen concentration in sodium increases, the rate of corrosion increases, so it is important to control the purity of the negative electrode active material sodium. Has become.

【0077】本発明により、(1)負極活物質ナトリウ
ムの充填不足を解消でき、(2)β″−Al23管及び
ナトリウム純度などの品質管理が容易、(3)使用済み
電池の解体,処理の簡便化、(4)β″−Al23管へ
の応力を緩和できる電池構造としたことで、高安全性、
長寿命の電池を提供できる、(5)前もってナトリウム
を安全管に採取し、保管しておくことが可能で、電池の
量産化が容易及び(6)安全管共に負極活物質ナトリウ
ムを再利用でき、電池の製作コストを低減できるなどの
効果がある。
According to the present invention, (1) it is possible to eliminate the insufficient filling of the negative electrode active material sodium, (2) easy quality control such as β ″ -Al 2 O 3 tube and sodium purity, and (3) disassembly of used batteries. , Simplification of processing, (4) High safety, due to the battery structure that can relieve the stress on the β ″ -Al 2 O 3 tube
It can provide long life battery. (5) Sodium can be collected and stored in a safety tube in advance, which facilitates mass production of battery. (6) Both safety tube can reuse sodium as negative electrode active material. In addition, the manufacturing cost of the battery can be reduced.

【0078】[0078]

【発明の効果】本発明によれば、ナトリウムの品質管理
が容易で、高安定性,長寿命化が図れるナトリウム/硫
黄電池を提供することができ、また、電池の量産化が容
易なナトリウム/硫黄電池を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a sodium / sulfur battery in which the quality control of sodium is easy, and which is highly stable and has a long service life. A sulfur battery can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示すナトリウム/硫黄電池
の縦断面図。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a sodium / sulfur battery showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例を示すカプセル状安全管
の縦断面図。
FIG. 2 is a vertical sectional view of a capsule-shaped safety pipe showing a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3,4及び5の実施例を示す応力緩
和例の縦断面図。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a stress relaxation example showing the third, fourth and fifth embodiments of the present invention.

【図4】本発明の安全管にナトリウムを採取する採取装
置の一実施例の概要図。
FIG. 4 is a schematic view of an embodiment of a collection device for collecting sodium in a safety pipe of the present invention.

【図5】比較のナトリウム/硫黄電池の縦断面図。FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a comparative sodium / sulfur battery.

【図6】比較のナトリウム/硫黄電池のα−Al23
ングを介して安全管、β″−Al23及び負極容器の半
組立図。
FIG. 6 is a semi-assembled view of a safety tube, β ″ -Al 2 O 3 and a negative electrode container through an α-Al 2 O 3 ring of a comparative sodium / sulfur battery.

【図7】本発明の安全管にナトリウムを採取する採取装
置の一実施例の概要図。
FIG. 7 is a schematic view of an embodiment of a collection device for collecting sodium in a safety pipe of the present invention.

【図8】ナトリウム中の酸素濃度とステンレスの腐食速
度の関係図。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the oxygen concentration in sodium and the corrosion rate of stainless steel.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…正極容器、2…固体電解質、3…安全管、4…正極
端子、5…ナトリウム注入管(負極端子)、6…α−A
23接合部、7,7′…ナトリウム、8…硫黄モール
ド、9…ナトリウム供給孔、9′…ナトリウム供給孔及
び温度ヒューズ、10…負極容器、11…ベローズ、1
2…フランジ、13…封止部、14…ナトリウム採取
口、15…ナトリウム供給管、16…ナトリウムタン
ク、17…ナトリウム液面計、18…ナトリウム計量タ
ンク、19…弁、20…ナトリウム精製装置との連結管
(流入口)、21…ナトリウム精製装置との連結管(流出
口)、23…真空ポンプ、24…Arガス系、25…ヒ
ータ、30…封止装置、31…ナトリウム注入口。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Positive electrode container, 2 ... Solid electrolyte, 3 ... Safety tube, 4 ... Positive electrode terminal, 5 ... Sodium injection tube (negative electrode terminal), 6 ... Alpha-A
l 2 O 3 joint, 7, 7 '... Sodium, 8 ... Sulfur mold, 9 ... Sodium supply hole, 9' ... Sodium supply hole and temperature fuse, 10 ... Negative electrode container, 11 ... Bellows, 1
2 ... Flange, 13 ... Sealing part, 14 ... Sodium collection port, 15 ... Sodium supply pipe, 16 ... Sodium tank, 17 ... Sodium level gauge, 18 ... Sodium measuring tank, 19 ... Valve, 20 ... Sodium purification device Connecting pipe
(Inlet), 21 ... Connection pipe (outlet) with sodium purification device, 23 ... Vacuum pump, 24 ... Ar gas system, 25 ... Heater, 30 ... Sealing device, 31 ... Sodium inlet.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 勝男 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Katsuo Kawasaki 72-1 Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. Energy Research Laboratory

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】硫黄又は多硫化ナトリウムからなる正極活
物質を収容する正極容器を有する正極部と,ナトリウム
からなる負極活物質を収容する負極容器を有する負極部
と,該正極部と該負極部との間に配置されたナトリウム
イオン伝導性を持つ固体電解質と,該正極容器と該負極
容器とを絶縁する絶縁部と,該負極容器内に配置されナ
トリウムを収容しその底部に温度ヒューズ材で封止され
たナトリウムの流通孔及びその頂部に封止され前記負極
容器から突出したナトリウム注入口を有する安全管とを
備えたことを特徴とするナトリウム/硫黄電池。
1. A positive electrode part having a positive electrode container containing a positive electrode active material made of sulfur or sodium polysulfide, a negative electrode part having a negative electrode container containing a negative electrode active material made of sodium, the positive electrode part and the negative electrode part. A solid electrolyte having sodium ion conductivity, which is arranged between the positive electrode container and the negative electrode container, and an insulating portion which insulates the positive electrode container and the negative electrode container from each other. A sodium / sulfur battery, comprising a sealed sodium flow hole and a safety tube having a sodium injection port which is sealed on the top and projects from the negative electrode container.
【請求項2】請求項1のナトリウム/硫黄電池におい
て、前記負極容器は前記絶縁材と接続され、前記安全管
はナトリウム収容部とナトリウム注入管とからなり、前
記負極容器は、該ナトリウム注入管と接続され、該ナト
リウム注入管は該接続部とナトリウム収容部との間に応
力緩和機構を有することを特徴とするナトリウム/硫黄
電池。
2. The sodium / sulfur battery according to claim 1, wherein the negative electrode container is connected to the insulating material, the safety pipe comprises a sodium container and a sodium injection pipe, and the negative electrode container is the sodium injection pipe. The sodium / sulfur battery, wherein the sodium injection pipe has a stress relaxation mechanism between the connection portion and the sodium storage portion.
【請求項3】請求項1のナトリウム/硫黄電池におい
て、前記温度ヒューズ材はSn,Pb,Ag,Cd,S
b,Znの少なくとも一つを有する金属又は合金である
ことを特徴とするナトリウム/硫黄電池。
3. The sodium / sulfur battery according to claim 1, wherein the temperature fuse material is Sn, Pb, Ag, Cd, S.
A sodium / sulfur battery, which is a metal or alloy containing at least one of b and Zn.
【請求項4】硫黄又は多硫化ナトリウムからなる正極活
物質を収容する正極容器を有する正極部と,ナトリウム
からなる負極活物質を収容する負極容器を有する負極部
と,該正極部と該負極部との間に配置されたナトリウム
イオン伝導性を持つ固体電解質と,該正極容器と該負極
容器とを絶縁する絶縁部とを備え、該負極部内にナトリ
ウムを収容し、且つナトリウムの流通孔を有する安全管
を備えたナトリウム/硫黄電池において、前記ナトリウ
ムはナトリウムに対する350℃での2ppm 以上溶解度
以下のSn,Pb,Ag,Cd、Sb,Znの少なくと
も一つを含むことを特徴とするナトリウム/硫黄電池。
4. A positive electrode part having a positive electrode container containing a positive electrode active material made of sulfur or sodium polysulfide, a negative electrode part having a negative electrode container containing a negative electrode active material made of sodium, the positive electrode part and the negative electrode part. And a solid electrolyte having sodium ion conductivity disposed between the positive electrode container and the negative electrode container, and an insulating part for insulating the positive electrode container and the negative electrode container, containing sodium in the negative electrode part, and having a sodium flow hole. In a sodium / sulfur battery provided with a safety tube, the sodium contains at least one of Sn, Pb, Ag, Cd, Sb, and Zn having a solubility of 2 ppm or more in sodium at 350 ° C. battery.
【請求項5】底部に温度ヒューズ材で封止されたナトリ
ウム流通孔とその頂部に延長したナトリウム注入口を有
する安全管に、該注入口からナトリウムを安全管内に注
入する工程,該注入口を封止する工程,該安全管を固体
電解質内に収容する工程を含むことを特徴とするナトリ
ウム/硫黄電池の製造方法。
5. A step of injecting sodium into the safety pipe from the injection port into a safety pipe having a sodium flow hole sealed at the bottom with a thermal fuse material and a sodium injection port extending to the top thereof, A method of manufacturing a sodium / sulfur battery, comprising a step of sealing and a step of accommodating the safety tube in a solid electrolyte.
【請求項6】請求項5のナトリウム/硫黄電池の製造方
法において、該安全管を固体電解質内に収容された後、
前記温度ヒューズの融点より高い温度まで加熱して、前
記温度ヒューズを融解させ、前記ナトリウムを固体電解
質と接触させる工程を有することを特徴とするナトリウ
ム/硫黄電池の製造方法。
6. The method for manufacturing a sodium / sulfur battery according to claim 5, wherein after the safety tube is housed in a solid electrolyte,
A method of manufacturing a sodium / sulfur battery, comprising the step of heating the temperature fuse to a temperature higher than the melting point of the temperature fuse to melt the temperature fuse and bringing the sodium into contact with a solid electrolyte.
【請求項7】硫黄又は多硫化ナトリウムからなる正極活
物質を収容する正極部と,ナトリウムからなる負極活物
質を収容する負極部と,該正極部と該負極部との間に配
置されたナトリウムイオン伝導性を持つ固体電解質とを
備たナトリウム/硫黄電池の、該正極部内にナトリウム
を収容し、且つナトリウムの流通孔を有するナトリウム
/硫黄電池用安全管において、前記安全管は底部に温度
ヒューズ材で封止されたナトリウム流通孔とその頂部に
延長したナトリウム注入口を有することを特徴とするナ
トリウム/硫黄電池用安全管。
7. A positive electrode portion containing a positive electrode active material made of sulfur or sodium polysulfide, a negative electrode portion containing a negative electrode active material made of sodium, and sodium arranged between the positive electrode portion and the negative electrode portion. In a sodium / sulfur battery safety tube for a sodium / sulfur battery having a solid electrolyte having ion conductivity, wherein sodium is accommodated in the positive electrode part and has a sodium flow hole, the safety tube is provided with a thermal fuse at the bottom. A sodium / sulfur battery safety tube having a sodium flow hole sealed with a material and a sodium injection port extended to the top thereof.
【請求項8】請求項7のナトリウム/硫黄電池用安全管
において、前記安全管はナトリウム収容部とナトリウム
注入管とからなり、該注入管は応力緩和機構を有し、該
応力緩和機構の端部側に前記負極部との接続用部分を有
することを特徴とするナトリウム/硫黄電池用安全管。
8. The safety pipe for a sodium / sulfur battery according to claim 7, wherein the safety pipe comprises a sodium containing portion and a sodium injection pipe, and the injection pipe has a stress relaxation mechanism, and an end of the stress relaxation mechanism. A sodium / sulfur battery safety pipe, characterized in that it has a portion for connecting to the negative electrode portion on the side of the portion.
【請求項9】請求項7或いは8のナトリウム/硫黄電池
用安全管において、前記温度ヒューズは前記ナトリウム
/硫黄電池の運転温度以下で融解することを特徴とする
ナトリウム/硫黄電池用安全管。
9. The safety pipe for sodium / sulfur batteries according to claim 7 or 8, wherein the temperature fuse melts at an operating temperature of the sodium / sulfur battery or lower.
【請求項10】請求項8のナトリウム/硫黄電池用安全
管において、前記温度ヒューズはSn5〜15−Pb8
5〜95wt%,Sn5〜20−Pb80〜95wt
%,Ag5〜25−Pb95〜97.5wt% ,Ag3
〜5−Cd95〜97wt%,Cd32〜90−Zn1
0〜68wt%,Pb97〜99−Sb1〜3wt%の
少なくともいずれかを有し、250〜350℃で融解す
ることを特徴とするナトリウム/硫黄電池用安全管。
10. The safety pipe for a sodium / sulfur battery according to claim 8, wherein the temperature fuse is Sn5 to 15-Pb8.
5-95 wt%, Sn5-20-Pb80-95 wt
%, Ag5-25-Pb95-97.5 wt%, Ag3
~ 5-Cd95-97wt%, Cd32-90-Zn1
A safety tube for a sodium / sulfur battery, which has at least one of 0 to 68 wt% and Pb97 to 99-Sb1 to 3 wt% and melts at 250 to 350 ° C.
【請求項11】硫黄又は多硫化ナトリウムからなる正極
活物質を収容する正極部と,ナトリウムからなる負極活
物質を収容する負極部と,該正極部と該負極部との間に
配置されたナトリウムイオン伝導性を持つ固体電解質と
を備え、且つナトリウムの流通孔を有するナトリウム/
硫黄電池用安全管にナトリウムを採取するナトリウム採
取装置において、該安全管はナトリウム収容部とナトリ
ウム注入管とからなり、前記流通孔はナトリウム/硫黄
電池運転温度で融解する温度ヒューズの栓が配置されて
おり、前記注入管端部と連結されるナトリウム採取口を
有し、該採取口は、前記ナトリウム収容部内を前記採取
口を介して減圧する減圧装置、前記減圧された前記ナト
リウム収容部内に採取するナトリウムを蓄えるナトリウ
ムタンク、とが連絡されることを特徴とするナトリウム
採取装置。
11. A positive electrode portion containing a positive electrode active material made of sulfur or sodium polysulfide, a negative electrode portion containing a negative electrode active material made of sodium, and sodium arranged between the positive electrode portion and the negative electrode portion. Sodium having a solid electrolyte having ion conductivity and having sodium flow holes /
In a sodium collecting device for collecting sodium into a safety battery for a sulfur battery, the safety pipe comprises a sodium container and a sodium injection pipe, and the flow hole is provided with a plug of a temperature fuse that melts at a sodium / sulfur battery operating temperature. And has a sodium sampling port connected to the end of the injection pipe, the sampling port decompressing the inside of the sodium container through the sampling port, and sampling in the depressurized sodium container. And a sodium tank for storing sodium, which is in communication with a sodium collecting device.
【請求項12】請求項11のナトリウム採取装置におい
て、該安全管はナトリウム収容部と応力緩和機構を有す
るナトリウム注入管とからなり、該応力緩和機構より端
部側の前記注入管部分に前記負極部との接続用部分を有
し、前記採取口と前記減圧装置或いは前記ナトリウムタ
ンクとの間には、採取口と前記減圧装置或いは前記ナト
リウムタンクとの流路を切り替える切り替え弁、前記ナ
トリウム注入管を封止する封止装置を有することを特徴
とするナトリウム採取装置。
12. The sodium collecting apparatus according to claim 11, wherein the safety pipe comprises a sodium containing portion and a sodium injection pipe having a stress relaxation mechanism, and the negative electrode is provided in the injection pipe portion on an end side of the stress relaxation mechanism. And a switching valve for switching the flow path between the sampling port and the decompression device or the sodium tank between the sampling port and the decompression device or the sodium tank, and the sodium injection pipe. A sodium collecting device having a sealing device for sealing the.
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