JPH10162807A - ナトリウム／溶融塩二次電池 - Google Patents
ナトリウム／溶融塩二次電池Info
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- JPH10162807A JPH10162807A JP8322958A JP32295896A JPH10162807A JP H10162807 A JPH10162807 A JP H10162807A JP 8322958 A JP8322958 A JP 8322958A JP 32295896 A JP32295896 A JP 32295896A JP H10162807 A JPH10162807 A JP H10162807A
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】セル組立を簡素化して、量産化工程を構築する
ことができない。 【解決手段】外筒容器(21)と、外筒容器(21)を正極室(2
3)と負極室(24)に分ける有底のβ”アルミナチューブ(2
5)とを具備し、正極活物質としてＮａＣｌ−ＡｌＣｌ3
−ＳＣｌx （ｘ＝０〜４）の成分からなる混合溶融塩
を、負極活物質として液体ナトリウムを配備したナトリ
ウム／溶融塩二次電池において、正極がカーボン製の正
極電極(26)と４本のタングステン集電線(27)とから構成
されることを特徴とするナトリウム／溶融塩二次電池。
ことができない。 【解決手段】外筒容器(21)と、外筒容器(21)を正極室(2
3)と負極室(24)に分ける有底のβ”アルミナチューブ(2
5)とを具備し、正極活物質としてＮａＣｌ−ＡｌＣｌ3
−ＳＣｌx （ｘ＝０〜４）の成分からなる混合溶融塩
を、負極活物質として液体ナトリウムを配備したナトリ
ウム／溶融塩二次電池において、正極がカーボン製の正
極電極(26)と４本のタングステン集電線(27)とから構成
されることを特徴とするナトリウム／溶融塩二次電池。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はナトリウム／溶融塩
二次電池に関し、特に電力貯蔵用電池及び電気自動車用
駆動電源等に適用される充放電可能なナトリウム／溶融
塩二次電池に関する。
二次電池に関し、特に電力貯蔵用電池及び電気自動車用
駆動電源等に適用される充放電可能なナトリウム／溶融
塩二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】ナトリウム／溶融塩二次電池の構造は、
ナトリウムイオン導電性のβあるいはβ”アルミナと称
するセラミックチューブの内外に、正負極室を配備した
ものが一般的である。また、これに類する電池として、
正極活物質に多硫化ナトリウム（Ｎａ2 Ｓx ）を用いた
ナトリウム／硫黄電池がある。
ナトリウムイオン導電性のβあるいはβ”アルミナと称
するセラミックチューブの内外に、正負極室を配備した
ものが一般的である。また、これに類する電池として、
正極活物質に多硫化ナトリウム（Ｎａ2 Ｓx ）を用いた
ナトリウム／硫黄電池がある。
【０００３】この種の電池は、作動温度下では正・負極
活物質いずれも液体であるため、その正・負極室を液漏
れのない構造とする必要があるほか、大気中の水分や酸
素と爆発的に反応するため、大気と完全に遮断した気密
性の高い密閉構造とする必要がある。そのため、各接合
部の気密性を高めるために、外筒容器と内部構造部材の
接合は活性金属あるいはガラスろう材を用いたろう付け
法や、熱拡散接合法が用いられている。
活物質いずれも液体であるため、その正・負極室を液漏
れのない構造とする必要があるほか、大気中の水分や酸
素と爆発的に反応するため、大気と完全に遮断した気密
性の高い密閉構造とする必要がある。そのため、各接合
部の気密性を高めるために、外筒容器と内部構造部材の
接合は活性金属あるいはガラスろう材を用いたろう付け
法や、熱拡散接合法が用いられている。
【０００４】図２は、従来のナトリウム／溶融塩二次電
池を示す。同電池では、正極活物質としてＮａＣｌ−Ａ
ｌＣｌ3 −ＳＣｌx （ｘ＝０〜４）の成分からなる混合
溶融塩を、負極活物質として液体ナトリウムを用いてい
る。図中の付番１は、下端にナトリウム注入口２を有し
た外筒容器である。この外筒容器１の内側の略中央に
は、内側を正極室３，外側を負極室４に仕切る有底の
β”アルミナチューブ５が配置されている。ここで、前
記β”アルミナチューブ５は、混合溶融塩に耐えうるよ
うな構成となっている。
池を示す。同電池では、正極活物質としてＮａＣｌ−Ａ
ｌＣｌ3 −ＳＣｌx （ｘ＝０〜４）の成分からなる混合
溶融塩を、負極活物質として液体ナトリウムを用いてい
る。図中の付番１は、下端にナトリウム注入口２を有し
た外筒容器である。この外筒容器１の内側の略中央に
は、内側を正極室３，外側を負極室４に仕切る有底の
β”アルミナチューブ５が配置されている。ここで、前
記β”アルミナチューブ５は、混合溶融塩に耐えうるよ
うな構成となっている。
【０００５】前記正極室３内には、カーボンフォームあ
るいはカーボンフェルト製の正極電極６と、この正極電
極６の軸方向に貫通して設けられたカーボン製の正極集
電棒７が配置されている。ここで、正極集電棒７は、溶
融塩の注入と同時に集電棒の役目も果たすタングステン
パイプ８とねじ止めで接合されている。前記β”アルミ
ナチューブ５の上端は、ガラスろう材９を用いてαアル
ミナペレット（上蓋）10と接合されている。また、前記
上蓋10の中央部には前記タングステンパイプ８が貫通し
て配置され、両者の接触部分の一部はガラスろう材11に
より接合されている。
るいはカーボンフェルト製の正極電極６と、この正極電
極６の軸方向に貫通して設けられたカーボン製の正極集
電棒７が配置されている。ここで、正極集電棒７は、溶
融塩の注入と同時に集電棒の役目も果たすタングステン
パイプ８とねじ止めで接合されている。前記β”アルミ
ナチューブ５の上端は、ガラスろう材９を用いてαアル
ミナペレット（上蓋）10と接合されている。また、前記
上蓋10の中央部には前記タングステンパイプ８が貫通し
て配置され、両者の接触部分の一部はガラスろう材11に
より接合されている。
【０００６】前記外筒容器１と前記上蓋10，タングステ
ンパイプ８間は、ガラスろう材12により接合されてい
る。なお、図中の付番13は、前記タングステンパイプ８
の上端に耐熱及び耐食性に優れたフッ素樹脂製シールリ
ング14を用いてねじ止めされたステンレス製ねじを示
す。溶融塩注入後、シールリング14，ねじ13を用いて正
極活物質の注入口の上部を封止している。また、付番15
はタングステンパイプ８に設けられた正極活物質出口で
ある。
ンパイプ８間は、ガラスろう材12により接合されてい
る。なお、図中の付番13は、前記タングステンパイプ８
の上端に耐熱及び耐食性に優れたフッ素樹脂製シールリ
ング14を用いてねじ止めされたステンレス製ねじを示
す。溶融塩注入後、シールリング14，ねじ13を用いて正
極活物質の注入口の上部を封止している。また、付番15
はタングステンパイプ８に設けられた正極活物質出口で
ある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ナトリウム
／溶融塩二次電池のなかでも、正極活物質としてＮａＣ
ｌ−ＡｌＣｌ3 −ＳＣｌx （ｘ＝０〜４）の成分からな
る混合溶融塩を用いた電池は、７００〜８００Ｗｈ／Ｋ
ｇの高い理論エネルギー密度を有し、近年注目されてい
る二次電池の一つである。
／溶融塩二次電池のなかでも、正極活物質としてＮａＣ
ｌ−ＡｌＣｌ3 −ＳＣｌx （ｘ＝０〜４）の成分からな
る混合溶融塩を用いた電池は、７００〜８００Ｗｈ／Ｋ
ｇの高い理論エネルギー密度を有し、近年注目されてい
る二次電池の一つである。
【０００８】しかしながら、この混合溶融塩は腐食性が
非常に強烈でほとんどの金属材料が急激に侵食され、こ
の溶融塩腐食に対して耐えうる材料は、ガラス系材料、
アルミナ質の焼結体、タングステン及び一部のカーボン
材料しかない。高分子材料では、耐熱性及び耐食性に優
れたフッ素樹脂系の材料がある程度耐えうることが確認
されている程度である。
非常に強烈でほとんどの金属材料が急激に侵食され、こ
の溶融塩腐食に対して耐えうる材料は、ガラス系材料、
アルミナ質の焼結体、タングステン及び一部のカーボン
材料しかない。高分子材料では、耐熱性及び耐食性に優
れたフッ素樹脂系の材料がある程度耐えうることが確認
されている程度である。
【０００９】従って、従来は図２に示すように、混合溶
融塩を配備する正極側の構造は、混合溶融塩に耐えうる
前記β”アルミナチューブ５、正極集電棒７とねじ止め
で接合されたタングステンパイプ８及び上蓋10を、夫々
ガラスろう材９，11で接合する構造としている。
融塩を配備する正極側の構造は、混合溶融塩に耐えうる
前記β”アルミナチューブ５、正極集電棒７とねじ止め
で接合されたタングステンパイプ８及び上蓋10を、夫々
ガラスろう材９，11で接合する構造としている。
【００１０】中でも、正極側の構造は、材料コスト面も
考慮し安価なカーボンフォームあるいはカーボンフェル
ト製の正極電極６と、カーボン製正極集電棒７の接合電
極構造となっている。
考慮し安価なカーボンフォームあるいはカーボンフェル
ト製の正極電極６と、カーボン製正極集電棒７の接合電
極構造となっている。
【００１１】しかしながら、正極集電棒７は電気が流れ
る点から考えると電気抵抗率が極力小さい材料が有利で
あるが、従来正極集電棒７として使用している比較的耐
食性及び強度特性に優れたカーボン系材料の電気抵抗率
は、１０００〜１００００μΩｃｍと、銅（１．６７３
μΩｃｍ）、銀（１．６μΩｃｍ）あるいはタングステ
ン（５．５μΩｃｍ）等の金属材料と比較すると著しく
高く、電池効率の観点から大きな問題であり高性能化が
困難で、現実的にはカーボン製正極集電棒の適用は非常
に難しい状態にある。
る点から考えると電気抵抗率が極力小さい材料が有利で
あるが、従来正極集電棒７として使用している比較的耐
食性及び強度特性に優れたカーボン系材料の電気抵抗率
は、１０００〜１００００μΩｃｍと、銅（１．６７３
μΩｃｍ）、銀（１．６μΩｃｍ）あるいはタングステ
ン（５．５μΩｃｍ）等の金属材料と比較すると著しく
高く、電池効率の観点から大きな問題であり高性能化が
困難で、現実的にはカーボン製正極集電棒の適用は非常
に難しい状態にある。
【００１２】本発明はこうした事情を考慮してなされた
もので、正極をカーボンフォームあるいはカーボンフェ
ルト製の電極と集電線としての複数のタングステン線と
から構成することにより、高性能化と同時に製造コスト
の低減を実現しえるナトリウム／溶融塩二次電池を提供
することを目的とする。
もので、正極をカーボンフォームあるいはカーボンフェ
ルト製の電極と集電線としての複数のタングステン線と
から構成することにより、高性能化と同時に製造コスト
の低減を実現しえるナトリウム／溶融塩二次電池を提供
することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、外筒容器と、
該外筒容器を正極室と負極室に分ける有底のナトリウム
イオン伝導性固体電解質とを具備し、正極活物質として
ＮａＣｌ−ＡｌＣｌ3−ＳＣｌx （ｘ＝０〜４）の成分
からなる混合溶融塩を、負極活物質として液体ナトリウ
ムを配備したナトリウム／溶融塩二次電池において、正
極がカーボンフォームあるいはカーボンフェルト製の電
極と集電線としての複数のタングステン線とから構成さ
れることを特徴とするナトリウム／溶融塩二次電池であ
る。
該外筒容器を正極室と負極室に分ける有底のナトリウム
イオン伝導性固体電解質とを具備し、正極活物質として
ＮａＣｌ−ＡｌＣｌ3−ＳＣｌx （ｘ＝０〜４）の成分
からなる混合溶融塩を、負極活物質として液体ナトリウ
ムを配備したナトリウム／溶融塩二次電池において、正
極がカーボンフォームあるいはカーボンフェルト製の電
極と集電線としての複数のタングステン線とから構成さ
れることを特徴とするナトリウム／溶融塩二次電池であ
る。
【００１４】本発明において、タングステンは既述した
ように混合溶融塩に対して耐食性に優れ、かつ電気抵抗
率が小さく正極集電棒用の材料として最適である。しか
し、通常のタングステン棒（φ２ｍｍ以上）は、粉末焼
結法にて製造されるため非常に高価であり、さらに量産
性も悪いことから量産製品には容易に適用できない状態
にあった。一方、電球用のフィラメントなどに使用さ
れ、焼結法ではなく引き抜き加工で容易に連続的に製造
される線径φ１．５ｍｍ以下のタングステン線はコスト
も安価で量産性も高く、本電池の正極集電用の材料とし
て有望な材料である。
ように混合溶融塩に対して耐食性に優れ、かつ電気抵抗
率が小さく正極集電棒用の材料として最適である。しか
し、通常のタングステン棒（φ２ｍｍ以上）は、粉末焼
結法にて製造されるため非常に高価であり、さらに量産
性も悪いことから量産製品には容易に適用できない状態
にあった。一方、電球用のフィラメントなどに使用さ
れ、焼結法ではなく引き抜き加工で容易に連続的に製造
される線径φ１．５ｍｍ以下のタングステン線はコスト
も安価で量産性も高く、本電池の正極集電用の材料とし
て有望な材料である。
【００１５】［作用］正極活物質にＮａＣｌ−ＡｌＣｌ
3 −ＳＣｌx （ｘ＝０〜４）の成分からなる混合溶融塩
を用いた場合の電池反応は、概ね下記「数１」に示す式
（１），「数２」に示す式（２）の通りである。下記
「数１」，「数２」において、放電反応が左辺から右辺
へ、充電反応がその逆である。
3 −ＳＣｌx （ｘ＝０〜４）の成分からなる混合溶融塩
を用いた場合の電池反応は、概ね下記「数１」に示す式
（１），「数２」に示す式（２）の通りである。下記
「数１」，「数２」において、放電反応が左辺から右辺
へ、充電反応がその逆である。
【００１６】
【数１】
【００１７】
【数２】
【００１８】放電は、まず、式（１）で示す硫黄の０価
から４価へのＮａＣｌの析出を伴わない反応が起こる。
ひきつづき、式（２）で示した硫黄の０価から−２価へ
のＮａＣｌの析出を伴う反応に移行する。溶融塩による
腐食因子としては、正極活物質に含まれるＡｌＣｌ3 ，
ＳＣｌ4 ，Ｓ2 Ｃｌ2 及びＳＣｌ2 が支配的であるもの
と予想される。
から４価へのＮａＣｌの析出を伴わない反応が起こる。
ひきつづき、式（２）で示した硫黄の０価から−２価へ
のＮａＣｌの析出を伴う反応に移行する。溶融塩による
腐食因子としては、正極活物質に含まれるＡｌＣｌ3 ，
ＳＣｌ4 ，Ｓ2 Ｃｌ2 及びＳＣｌ2 が支配的であるもの
と予想される。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るナトリウム／
溶融塩二次電池について図１（Ａ）〜（Ｃ）を参照して
説明する。ここで、図１（Ａ）は同二次電池の全体を示
す断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＸ−Ｘ´に沿う断
面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＹ−Ｙ´に沿う断面図
である。図１はナトリウム／溶融塩二次電池では、正極
活物質としてＮａＣｌ−ＡｌＣｌ3 −ＳＣｌx （ｘ＝０
〜４）の成分からなる混合溶融塩を、負極活物質として
液体ナトリウムを用いている。
溶融塩二次電池について図１（Ａ）〜（Ｃ）を参照して
説明する。ここで、図１（Ａ）は同二次電池の全体を示
す断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＸ−Ｘ´に沿う断
面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＹ−Ｙ´に沿う断面図
である。図１はナトリウム／溶融塩二次電池では、正極
活物質としてＮａＣｌ−ＡｌＣｌ3 −ＳＣｌx （ｘ＝０
〜４）の成分からなる混合溶融塩を、負極活物質として
液体ナトリウムを用いている。
【００２０】図中の付番21は、下端にナトリウム注入口
22を有した外筒容器である。ここで、外筒容器21の材質
はステンレス鋼あるいは炭素鋼のいずれも適用可能であ
るが、本実施例ではＳＵＳ３０４のステンレス鋼を用い
た。この外筒容器21の内側の略中央には、内側を正極室
23，外側を負極室24に仕切る有底のβ”アルミナチュー
ブ25が配置されている。ここで、前記β”アルミナチュ
ーブ25は、混合溶融塩に耐えうるような構成となってい
る。
22を有した外筒容器である。ここで、外筒容器21の材質
はステンレス鋼あるいは炭素鋼のいずれも適用可能であ
るが、本実施例ではＳＵＳ３０４のステンレス鋼を用い
た。この外筒容器21の内側の略中央には、内側を正極室
23，外側を負極室24に仕切る有底のβ”アルミナチュー
ブ25が配置されている。ここで、前記β”アルミナチュ
ーブ25は、混合溶融塩に耐えうるような構成となってい
る。
【００２１】前記正極室23内には、カーボンフォームあ
るいはカーボンフェルト製の正極電極26と、この正極電
極26の軸方向に沿って貫通して設けられた４本のφ１ｍ
ｍのタングステン集電線27が配置されている。前記β”
アルミナチューブ25の上端には、αアルミナペレット
（上蓋）28がガラスろう材29を介して接合されている。
前記上蓋28と前記外筒容器21とはガラスろう材30により
接合されている。前記上蓋27と前記外筒容器21には、こ
れらの中央部を貫通するようにタングステン製の正極活
物質注入管31が貫通して設けられているとともに、前記
正極活物質注入管31に沿って前記タングステン集電線27
が貫通して設けられている。
るいはカーボンフェルト製の正極電極26と、この正極電
極26の軸方向に沿って貫通して設けられた４本のφ１ｍ
ｍのタングステン集電線27が配置されている。前記β”
アルミナチューブ25の上端には、αアルミナペレット
（上蓋）28がガラスろう材29を介して接合されている。
前記上蓋28と前記外筒容器21とはガラスろう材30により
接合されている。前記上蓋27と前記外筒容器21には、こ
れらの中央部を貫通するようにタングステン製の正極活
物質注入管31が貫通して設けられているとともに、前記
正極活物質注入管31に沿って前記タングステン集電線27
が貫通して設けられている。
【００２２】前記タングステン集電線27と前記上蓋28と
の接合部，前記正極活物質注入管31と前記上蓋28との接
合部は、夫々ガラスろう材32，33によって接合されてい
る。ここで、前記ガラスろう材29，32，33は、αアルミ
ナ、タングステン及びβ”アルミナの線膨脹係数（４〜
８×１０-6／℃）に近いもので、かつ前記ガラスろう材
29よりも高融点のものを選ぶ必要がある。本実施例で
は、前記ガラスろう材29，32，33として、６５％ＳｉＯ
2 −２０％Ｂ2 Ｏ3 −５％Ａｌ2 Ｏ3 −１０％Ｎａ2 Ｏ
系のガラスろう材を用い、アルゴンガス雰囲気中、９８
０℃、２０分の条件でガラス接合を実施し、気密性が高
い良好な接合が得られた。
の接合部，前記正極活物質注入管31と前記上蓋28との接
合部は、夫々ガラスろう材32，33によって接合されてい
る。ここで、前記ガラスろう材29，32，33は、αアルミ
ナ、タングステン及びβ”アルミナの線膨脹係数（４〜
８×１０-6／℃）に近いもので、かつ前記ガラスろう材
29よりも高融点のものを選ぶ必要がある。本実施例で
は、前記ガラスろう材29，32，33として、６５％ＳｉＯ
2 −２０％Ｂ2 Ｏ3 −５％Ａｌ2 Ｏ3 −１０％Ｎａ2 Ｏ
系のガラスろう材を用い、アルゴンガス雰囲気中、９８
０℃、２０分の条件でガラス接合を実施し、気密性が高
い良好な接合が得られた。
【００２３】なお、図中の付番34は、前記正極活物質注
入管31の上端に耐熱及び耐食性に優れたフッ素樹脂製シ
ールリング35を用いてねじ止めされたステンレス製ねじ
を示す。溶融塩注入後、シールリング35，ねじ34を用い
て正極活物質の注入口の上部を封止している。
入管31の上端に耐熱及び耐食性に優れたフッ素樹脂製シ
ールリング35を用いてねじ止めされたステンレス製ねじ
を示す。溶融塩注入後、シールリング35，ねじ34を用い
て正極活物質の注入口の上部を封止している。
【００２４】次に、上記構成のナトリウム／溶融塩二次
電池の作り方について説明する。 (i) まず、上蓋28に正極活物質注入管31と、事前に正極
電極26に接着しておいて４本のタングステン集電線27を
ガラスろう材32，33により接合する。つづいて、前記上
蓋28とβ”アルミナチューブ25をガラスろう材29により
接合する。
電池の作り方について説明する。 (i) まず、上蓋28に正極活物質注入管31と、事前に正極
電極26に接着しておいて４本のタングステン集電線27を
ガラスろう材32，33により接合する。つづいて、前記上
蓋28とβ”アルミナチューブ25をガラスろう材29により
接合する。
【００２５】(ii)次に、ここまでの工程で得られた内部
構造部材を、外筒容器21に挿入する。外筒容器21の材質
としては、ＳＵＳ３０４のステンレス鋼を用い、外筒容
器２１と内部構造部材の上蓋２８の接合部はガラスろう
材30による接合とした。
構造部材を、外筒容器21に挿入する。外筒容器21の材質
としては、ＳＵＳ３０４のステンレス鋼を用い、外筒容
器２１と内部構造部材の上蓋２８の接合部はガラスろう
材30による接合とした。
【００２６】この部分のガラスろう材は、接合後のガラ
スろう材自体に引張の残留応力が発生しないように、ガ
ラスろう材の線膨脹係数と上蓋28、タングステン集電線
27、正極活物質注入管31及び外筒容器21の線膨脹係数の
バランスを十分に考慮する必要がある。
スろう材自体に引張の残留応力が発生しないように、ガ
ラスろう材の線膨脹係数と上蓋28、タングステン集電線
27、正極活物質注入管31及び外筒容器21の線膨脹係数の
バランスを十分に考慮する必要がある。
【００２７】また、先に接合を行った内部構造部材のガ
ラスろう材29，32，33よりも接合温度の低いガラスろう
材を採用する必要があり、総合的に判断して本実施例で
は、６５０℃、２０分の条件で接合可能な、１０％Ｓｉ
Ｏ2 −４５％Ｂ2 Ｏ3 −３５％ＺｎＯ−１０％Ｎａ2 Ｏ
系のガラスろう材を用いた。
ラスろう材29，32，33よりも接合温度の低いガラスろう
材を採用する必要があり、総合的に判断して本実施例で
は、６５０℃、２０分の条件で接合可能な、１０％Ｓｉ
Ｏ2 −４５％Ｂ2 Ｏ3 −３５％ＺｎＯ−１０％Ｎａ2 Ｏ
系のガラスろう材を用いた。
【００２８】(iii) 次に、以上の工程で組み立てられた
電池容器を、２００〜４００℃の真空雰囲気で加熱乾燥
させ、水分を十分に除去する。特に、電池性能に影響を
及ぼすβ”アルミナチューブ25に吸着した水分を除去す
るには、３５０〜４００℃で約１週間程度の真空乾燥が
好ましい。
電池容器を、２００〜４００℃の真空雰囲気で加熱乾燥
させ、水分を十分に除去する。特に、電池性能に影響を
及ぼすβ”アルミナチューブ25に吸着した水分を除去す
るには、３５０〜４００℃で約１週間程度の真空乾燥が
好ましい。
【００２９】(iV)次に、真空乾燥された電池容器に、予
め溶存酸素を十分に除去した高純度ナトリウムを、１５
０〜２００℃の温度範囲でナトリウム注入口22から負極
室24に液状に注入する。ナトリウム注入後は、ナトリウ
ム注入口22の先端を電子ビーム溶接あるいはメカニカル
シールによりナトリウムが漏れないように封止する。ま
た、β”アルミナチューブ25の表面にナトリウムを十分
になじませ、界面での抵抗を下げるために、ナトリウム
注入後に電池容器を２００〜４００℃の温度で数時間加
熱処理を施すのが好ましい。
め溶存酸素を十分に除去した高純度ナトリウムを、１５
０〜２００℃の温度範囲でナトリウム注入口22から負極
室24に液状に注入する。ナトリウム注入後は、ナトリウ
ム注入口22の先端を電子ビーム溶接あるいはメカニカル
シールによりナトリウムが漏れないように封止する。ま
た、β”アルミナチューブ25の表面にナトリウムを十分
になじませ、界面での抵抗を下げるために、ナトリウム
注入後に電池容器を２００〜４００℃の温度で数時間加
熱処理を施すのが好ましい。
【００３０】(V) 次に、正極室23に乾燥した硫黄粉末と
塩化ナトリウム粉末を、正極活物質注入管31から所定量
投入する。同様に、先に調整・精製した５０ｍｏｌ％Ｎ
ａＣｌ−５０ｍｏｌ％ＡｌＣｌ3 （ＮａＡｌＣｌ4 ）を
粉末または液状で所定量投入する。
塩化ナトリウム粉末を、正極活物質注入管31から所定量
投入する。同様に、先に調整・精製した５０ｍｏｌ％Ｎ
ａＣｌ−５０ｍｏｌ％ＡｌＣｌ3 （ＮａＡｌＣｌ4 ）を
粉末または液状で所定量投入する。
【００３１】(Vi)次に、全ての正極活物質を正極室23に
投入後、正極活物質注入管33の上部注入口をステンレス
製ねじ34と耐熱及び耐食性に優れたフッ素樹脂製のシー
ルリング35とを組み合わせたねじ止めにより封止し、さ
らに４本のφ１ｍｍのタングステン集電線27の先端をリ
ード線を用いて銀ろうにより結合し、セルを完成させ
る。
投入後、正極活物質注入管33の上部注入口をステンレス
製ねじ34と耐熱及び耐食性に優れたフッ素樹脂製のシー
ルリング35とを組み合わせたねじ止めにより封止し、さ
らに４本のφ１ｍｍのタングステン集電線27の先端をリ
ード線を用いて銀ろうにより結合し、セルを完成させ
る。
【００３２】このようにして得られたナトリウム／溶融
塩二次電池を作動温度２３０℃で充放電サイクル試験を
実施した結果、エネルギー密度が１５０ｗｈ／ｋｇと高
く、内部抵抗は約９Ωｃｍ2 と低く安定した良好な結果
が得られ、電池の高性能化と製造コストの低減の両立が
可能となった。
塩二次電池を作動温度２３０℃で充放電サイクル試験を
実施した結果、エネルギー密度が１５０ｗｈ／ｋｇと高
く、内部抵抗は約９Ωｃｍ2 と低く安定した良好な結果
が得られ、電池の高性能化と製造コストの低減の両立が
可能となった。
【００３３】なお、上記実施例では、タングステン集電
線を４本用いた場合について述べたが、これに限らず、
必要な本数だけ配備すればよい。また、前記タングステ
ン集電線の直径をφ１ｍｍとしたが、これに限らず、コ
ストが安く加工性が良好で量産性に問題がなければ適用
可能で、大体１．５ｍｍ以下である。また、上記実施例
では、内側を正極室、外側を負極室にした場合について
述べたが、これに限らず、内側を負極室、外側を正極室
にしてもよい。
線を４本用いた場合について述べたが、これに限らず、
必要な本数だけ配備すればよい。また、前記タングステ
ン集電線の直径をφ１ｍｍとしたが、これに限らず、コ
ストが安く加工性が良好で量産性に問題がなければ適用
可能で、大体１．５ｍｍ以下である。また、上記実施例
では、内側を正極室、外側を負極室にした場合について
述べたが、これに限らず、内側を負極室、外側を正極室
にしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、正
極をカーボンフォームあるいはカーボンフェルト製の電
極と集電線としての複数のタングステン線とから構成す
ることにより、高性能化と同時に製造コストの低減を実
現しえるナトリウム／溶融塩二次電池を提供できる。
極をカーボンフォームあるいはカーボンフェルト製の電
極と集電線としての複数のタングステン線とから構成す
ることにより、高性能化と同時に製造コストの低減を実
現しえるナトリウム／溶融塩二次電池を提供できる。
【図１】本発明に係るナトリウム／溶融塩二次電池の説
明図で、図１（Ａ）は全体図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）
のＸ−Ｘ´線に沿う断面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）の
Ｙ−Ｙ´線に沿う断面図。
明図で、図１（Ａ）は全体図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）
のＸ−Ｘ´線に沿う断面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）の
Ｙ−Ｙ´線に沿う断面図。
【図２】従来のナトリウム／溶融塩二次電池の断面図。
21…外筒容器、 22…ナトリウム注入管、 23…正極室、 24…負極室、 25…β”アルミナチューブ、 26…正極電極、 27…タングステン集電線、 28…αアルミナペレット（上蓋）、 29，30，32，33…ガラスろう材、 31…正極活物質注入管、 34…ステンレス製ねじ、 35…シールリング。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沢田 明宏 神奈川県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】 外筒容器と、該外筒容器を正極室と負極
室に分ける有底のナトリウムイオン伝導性固体電解質と
を具備し、正極活物質としてＮａＣｌ−ＡｌＣｌ3 −Ｓ
Ｃｌx （ｘ＝０〜４）の成分からなる混合溶融塩を、負
極活物質として液体ナトリウムを配備したナトリウム／
溶融塩二次電池において、 正極がカーボンフォームあるいはカーボンフェルト製の
電極と集電線としての複数のタングステン線とから構成
されることを特徴とするナトリウム／溶融塩二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8322958A JPH10162807A (ja) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | ナトリウム／溶融塩二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8322958A JPH10162807A (ja) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | ナトリウム／溶融塩二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10162807A true JPH10162807A (ja) | 1998-06-19 |
Family
ID=18149549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8322958A Withdrawn JPH10162807A (ja) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | ナトリウム／溶融塩二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10162807A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102856554A (zh) * | 2011-06-28 | 2013-01-02 | 通用电气公司 | 钠-金属卤化物电池用正极、含其的电池及其制法和用途 |
| JP2013541825A (ja) * | 2010-11-05 | 2013-11-14 | セラマテック・インク | ナトリウムイオン伝導性セラミックセパレーターを有する固体ナトリウム系二次電池 |
| JP2015005517A (ja) * | 2013-06-20 | 2015-01-08 | エスケー イノベーション カンパニー リミテッドＳｋ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | グラファイトフェルトを含むナトリウム二次電池 |
| EP2901517A4 (en) * | 2012-09-28 | 2016-06-01 | Ceramatec Inc | BATTERY CHARGE TRANSFER MECHANISMS |
| US10020543B2 (en) | 2010-11-05 | 2018-07-10 | Field Upgrading Usa, Inc. | Low temperature battery with molten sodium-FSA electrolyte |
| US10056651B2 (en) | 2010-11-05 | 2018-08-21 | Field Upgrading Usa, Inc. | Low temperature secondary cell with sodium intercalation electrode |
| US10224577B2 (en) | 2011-11-07 | 2019-03-05 | Field Upgrading Usa, Inc. | Battery charge transfer mechanisms |
| US10320033B2 (en) | 2008-01-30 | 2019-06-11 | Enlighten Innovations Inc. | Alkali metal ion battery using alkali metal conductive ceramic separator |
| US10854929B2 (en) | 2012-09-06 | 2020-12-01 | Field Upgrading Usa, Inc. | Sodium-halogen secondary cell |
-
1996
- 1996-12-03 JP JP8322958A patent/JPH10162807A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10320033B2 (en) | 2008-01-30 | 2019-06-11 | Enlighten Innovations Inc. | Alkali metal ion battery using alkali metal conductive ceramic separator |
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| US10020543B2 (en) | 2010-11-05 | 2018-07-10 | Field Upgrading Usa, Inc. | Low temperature battery with molten sodium-FSA electrolyte |
| US10056651B2 (en) | 2010-11-05 | 2018-08-21 | Field Upgrading Usa, Inc. | Low temperature secondary cell with sodium intercalation electrode |
| CN102856554A (zh) * | 2011-06-28 | 2013-01-02 | 通用电气公司 | 钠-金属卤化物电池用正极、含其的电池及其制法和用途 |
| US10224577B2 (en) | 2011-11-07 | 2019-03-05 | Field Upgrading Usa, Inc. | Battery charge transfer mechanisms |
| US10854929B2 (en) | 2012-09-06 | 2020-12-01 | Field Upgrading Usa, Inc. | Sodium-halogen secondary cell |
| EP2901517A4 (en) * | 2012-09-28 | 2016-06-01 | Ceramatec Inc | BATTERY CHARGE TRANSFER MECHANISMS |
| JP2015005517A (ja) * | 2013-06-20 | 2015-01-08 | エスケー イノベーション カンパニー リミテッドＳｋ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | グラファイトフェルトを含むナトリウム二次電池 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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