JPS59146170A - ナトリウム−硫黄電池 - Google Patents

ナトリウム−硫黄電池

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Publication number
JPS59146170A
JPS59146170A JP58020997A JP2099783A JPS59146170A JP S59146170 A JPS59146170 A JP S59146170A JP 58020997 A JP58020997 A JP 58020997A JP 2099783 A JP2099783 A JP 2099783A JP S59146170 A JPS59146170 A JP S59146170A
Authority
JP
Japan
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container
gap
sodium
battery
inner container
Prior art date
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Pending
Application number
JP58020997A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Kagawa
博 香川
Sumitada Iwabuchi
岩「淵」 純允
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yuasa Corp
Original Assignee
Yuasa Corp
Yuasa Battery Corp
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Publication date
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Publication of JPS59146170A publication Critical patent/JPS59146170A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/39Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
    • H01M10/3909Sodium-sulfur cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は陰極活物質に溶融す) IJウム、@極活物質
に溶融硫黄−多硫化す) IJウムを用い。
電解質としてす) IJウムイオン伝導性の固体電解質
管を用いるナトリウム−硫黄電池に関するもので、目的
とするところは安全性を向上させたものである。
ナトリウム−硫黄電池はナトリウムイオン伝導性の有底
固体電解質管1例えばβ−アルミナ。
β′−アルミナ、ナシフンなどにより前記両活物質を分
離して約600〜400°Cの高温で作動させる二次電
池である。
従来のナトリウム−硫黄電池は第1図に示す構造からな
り、固体電解質管1が破損してもナトリウム−硫黄の直
接反応量はある程度抑制することができたが、数多く電
池を製造し、それらの電池を各種の電池破壊試験した場
合、電池内で破壊が終了、及び電池容器5にふくらみが
発生する以外に、電池容器5に穴があき活物質が漏洩し
、隣接電池にも熱的彰響を与えることがあり、安全性に
対して信頼性はなかった。すなわち、固体電解質管1が
破損してもその破損によりす) IJウムと硫黄が直接
反応する際1発生ずる熱が外容器9を破壊し、外容器?
しいては内容器8の内部と固体電解質管1との間m域と
を等圧にし、内容器8内からのナトリウム連通路10を
通してのナトリウム供給を停止させる時の停止時間及び
停止状態、すなわち間隙に残存するナトリウム量等によ
り破壊規模が異なることが原因であった。第1表に第1
図の構造からなる電池について、破壊規模の類別及び電
池数を示す。
第1表 又、上記の破壊以外に、第1図の構造であれば、内容器
8と外容器9とが連通しているため。
内容器8内に容器ナトリウムを充填する場合。
容器の間隙にす) Qラムが不注意等により充填される
場合や一定量のナトリウムを充填することが離しく、所
定のナトリウム量が充填できないために電池反応に寄与
するナトリウムが少なくなるなど電池性能をも悪くする
欠点を有していた。
本発明は上記の欠点を解消したものであり。
実施例により詳細に説明する。第2図により実施例の電
池断面図を示せば、1は上端部が一定口径を得るため研
磨され、底部を丸く加工成型したβ′−アルミナからな
る固体電解質管、2は下部の溝に固体電解質管1の開放
端が挿入され。
ガラス半田で気密・液密シールされたα−アルミナなど
の11気絶縁性物質からなる固定部材。
6はアルミニウムリングを介して固定部材2の下面に熱
圧接合されたアル4ニウム被覆#4祠からなる陽極蓋、
4は固定部材2の上面に熱圧接合されたアルミニウム被
N鋼材からなる陰極補助蓋、5は陽81i蓋6と溶接さ
れた陽極集電体を兼ねる電池容器、6は陽極活物質どし
ての硫黄を含浸したグラファイト、カーボン等の繊維が
ら構成される陽極電導材で、電池に組み入れる前にあら
かじめ固体電解質管1と電池容器5との間隙より小さい
厚み9例えば固体電解質管1表面より最大1顛、電池容
器5の内面より最大1朋の間隙を有し、加圧成型した後
、電池容器内に挿入される。7は電池容器5と同材質1
例えばFe−25Or−4i (低C1,N)、クロム
拡散処理鋼材、アルミニウム拡散処理鋼材、Fe−(J
−i−Y合金などの耐硫黄性金属からなる成魚で。
電池容器5内に陽極電導材6を挿入した後、電池容器5
と溶接され陽極室内を気密、液密に閉鎖される。また、
あらかじめ底蓋7が溶接された電池容器5内に陽極電導
材6を挿入した後。
電池容器5と陽極蓋3を溶接してもよい。なお。
いずれの場合も陽極室内は不活性ガス又は減圧状態で密
閉されている。8′は肉厚が500〜900μのステン
レスからなる内容器、9′は肉厚60〜500μのアル
ミニウム又は肉厚50〜300μのステンレスからなる
外容器で、内容器8′と外容器9〆の内部とは完全に隔
離され、それらの間 5− 隙は密閉されている。10は耐す) IJウム性金金属
1えばステンレス管からなるナトリウム連通路で、内容
器8′の底部近傍まで延在している。
11′は内容器8′の上蓋で中心に内径2〜.ろφ。
肉厚肌5朋のステンレス管からなるナトリウム連通路が
溶接され、内容器8′及び外容器9′と一体で溶接され
ている。12は耐ナトリウム製金H4I例えばステンレ
スなどからなる陰極蓋、16′はす) IJJウム通路
10の上端が挿入されるナトリウム補助連通路を兼ねる
陰極端子である。
本発明の構造である内容器8′、外客H9′、上蓋11
′及び陰極端子13′について、その製造法を更に詳細
に説明すれば、まず、ナトリウム連通路10が溶接され
た上蓋11′を内容器8′の開放端に溶接する。次に外
溶器9物上部開放端を。
内容器8′と上蓋11′の溶接部に溶接する。尚。
この溶接は、不活性ガス雰囲気中、常圧下では外容器9
′と内容器8′との間隙空間に不活性ガスを封じ込み、
減圧下では熱分解して不活性ガスを発生するガス化物質
を溶接前に充填しておく。
6一 このようにして溶接した外容器9′を含む内容器8′ヲ
、アルゴンガス又は窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中
の1!気炉内にて約150°Cに昇温した後、ナトリウ
ム連通路10の上部開放端より真空ポンプにより排覧し
、仮シールする。次にその仮シール部分に定量溶融ナト
リウムタンクを接f!!(又内容器8I内容積全体に溶
融す) IJウムを充填する場合は過剰の溶融ナトリウ
ムが島るタンク内に仮シール部分を挿入し)し仮シール
部分を解除し、いわゆる真空含浸法により内容器8′内
に溶融す) IJウムを流入させる。次に容器を冷却す
ると共に、解除したシール部を不活性ガス雰囲気中に開
放し、ナトリウム連通路10を通して不活性ガスを内容
器8′内に徐々に流入させる。このように構成された陰
極構成体を固体電解質管1内に挿入し、陰極蓋12を真
空溶接し、陰極室内を真空密閉する。
上記の構造からなる本発明電池について、11!池作動
温度約650°Cに昇温し、放電した後。
充電する際、充電末電圧約5■を越えた過電圧を印加す
るなどして固体電解質管1にクラックを発生させ、破壊
させた。尚、夕)容器9′と内容器8′との間隙域のガ
ス圧P、は、内容器8′内のガス圧最大値P2に対し、
Pl>P2 となるよう#棒構成体作成時にガス圧又は
空11fl容積等を調整する。上記の破壊にいたるまで
の陰極動作は。
固体電解質管1にクランクが発生ずることによりナトリ
ウムと硫黄が直接反応をおこし、膨大な熱量を発生する
。この発生熱量がクラック部近傍の外容器9′に穴をあ
ljるなどして破壊する。
こり外容器9′破壊と共に外容器9′と内容器8′の間
隙にあった不活性ガスが固体電解質管1と陰極構成体(
外容器9′外面)との間隙に放出される。このガス圧は
内容器8′のガス圧よりも高圧であるため、内容器8′
内からナトリウム連通路10を通してのナトリウム供給
は停止すると共に、逆に間隙の溶融ナトリウムを押出す
ようにす) +)ラム連通路10を経て内容器8′内に
流入させ9間隙域の溶融ナトリウム量ム出し、溶融硫黄
と直接反応するナトリウム量を激減させ破壊規模を小さ
くする。
更に本発明の陽極構成体の電池破損時の効果を高めるた
めの内容器8′及び外容器9′の材料について調査し、
その結果が第2表である。つまり、外容器9′は肉厚3
0〜500μのアルミ=ウム、又は肉厚50〜500μ
のステンレスで構成し、内容器8Iは肉厚300〜90
0μのステンレスで構成した陰極により、電池破損時に
ナトリウムと硫黄の直接反応熱で容易に外容器9′に穴
があき、容器内ガスが放出されると共に内容器8′に穴
をあける破壊をおこさないことがわかった。
9− 尚、アルミニウム、ステンレス以外の金属においても構
成可能であるが、外容器は少蓋の熱量で破壊され、かつ
内容器は破壊されない必要がある。又、外容器内圧は内
容器内圧より高くする必要があるが、必要以上2例えば
@気圧まで高めると外容器が内圧で破壊されることもあ
り、また電池破壊時に他の電池構成部材に悪影響を与え
ることもある。すなわち外容器内圧については外容器が
ふくらむ程度2例えば固体電解質管との間隙をより小さ
くし介在する溶融ナトリウム量を減少させるなど、が上
限である。
本発明の電池について第1表と同様の破壊試験をおこな
い、その結果が第6表である。
第3表 10− 上記の結果より、従来構造であってもある程度の安全性
はあるが、第1表の如く18%の電池は電池容器に穴が
あき活物質が漏出しており。
また電池客器のふくらみ発生も多いのに対し。
本発明の構造では、そのような現象がなくなり。
電池容器のふくらみもわずか10%で異常がなく、わず
かに変色している程度であった。一方。
本発明では内容器にす) IJウムを定量充填すること
は非常に容易で理論充填量170gに対し。
ヱー169.999.  σn−0,124,n−21
となった。
又、内容器内に充填されたす) IJウムは、内容器8
′と@極室内及び陽極室内を移動しているが、陰極室内
には常に溶融す) IJウムが充満している。そこで固
体電解質管1に外的又は内的要因でクラック等が発生し
破損すると、溶融状態のナトリウムと硫黄又は多硫化ナ
トリウムが直接反応するが、外容器9′の作用により溶
融ナトリウムの急速な移動、すなわちクラック箇所及び
陰極室内からの排除がおこなわれる。
次に他の陰極構成体の実施例を第3図に示すと、8′は
約0.4fl厚の5US304からなる内容器(外径2
9.5 φ、高さ510絹)、9′は約0.1酊厚の5
US304からなる外容器(外径60φ、高さ31 s
ag) 、  1o′はSUSからなるナトリウム連通
路(外径4φ、内径6φ、高さ305 酊)で、上部で
折り返され同一方向(下方)に管口が向いている。1i
’は約0,4 tm厚ノ5Us3o4カらなる底蓋で、
中心部にナトリウム連通路10’の長い管が溶接され、
短い管の下端部は底蓋11′の内面より約0.5 fl
〜約1.5111すれて位置するよう長管が底蓋11′
に溶接されている。外容器9′、内容器8′、底蓋11
′の下端部を窒素ガス雰囲気中で溶接し、外容器9′内
を密閉し窒素ガスを密封した。次に陰極構成体を窒素ガ
ス雰囲気下にて約150°Cに保温し、同温度の溶融ナ
トリウムを1779真空注入した後、ナトリウム連通路
11′の開口部を窒素ガス雰囲気中に開放し窒素ガスを
流入せしめた。冷却後、外容器9′内には約7.8cc
の窒素ガスが、内容器8′内には約3.2ccの窒素ガ
スが密封された。この陰極構成体を固体電解質管1 (
内径51φ、内高296WN)内に挿入し、@掩蓋12
を真空下で溶接して#極室内を真空密閉した。この状態
を表わした下端部拡大図が第4図である。この場合の陰
極室内空間容積は約10.9ccとなり、窒素ガス圧は
約(1,5気圧であるのに対し、外容器9′内ガス圧は
約1.47気圧となった。この電池を充電試験により過
電圧印加の破壊をおこなったところ、電池電圧約7■で
電圧変動があり約15.4 Vで電池電圧はOvとなっ
た。電圧oVになった時点より約60分後に通電を打ち
切ったが、電池温度は電池容器側面でわずか50’Cの
上昇(最大温度401°C)であった。更に35 n 
’C保濡24Hr後冷却をおこない、電池を解体調査し
たところ、m池容器表面はほとんど変色していなかった
。また、固体電解質管1内にはクラック発生箇所より約
1Q*m下方の域にナトリウムが残存していたが、クラ
ック箇所及び外容器9′破損箇所より上方の域のナトリ
ウムはほとんどなく内容器8′内に充満されていた。
15− 尚、@栓体の細部構造については、m々変更することは
可能であり、@枠構成体の大きさ。
ナ) IJウム連通路形状及び外容器と内容器の密閉方
法、構造及び外容器内ガス正値、内容器内ガス圧値等に
ついては、特に限定するものではなく、電池形状等によ
り種々選択しうるものである。
本発明は上記した如く、陰極構成体である内容器と外容
器との間に間隙を設けて密封構造とし、その間隙内に充
填される不活性ガス圧を内容器より高くシ、内容器破壊
時のす) IJウム流出をガス圧により制限し、電池の
安全性を向」二させたものであり、その工業的価値は大
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のす) IJウムー硫黄電池の断面図、第
2図は本発明による実施例のす) IJウムー硫黄電池
の断面図、第3図、第4図は他の実施例の@枠構成体の
断面図及び要部断面図である0 1・・・固体電解質管、   8.8’、8’・・・内
容器。 14− 9 、9’ 、 9’・・・外容器、  10.10’
・・・す) IJウム連通路。 11.11’、 11’・・・上兼。 出願人 湯浅電池株式会社 15− = 375− 手続補正書(方式) 1 事件の表示 昭和58年 特許  願第20997号2、発明の名称
  ナトリウム−硫黄電池3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 郵便番号569   電話高槻(0726) 75−5
501住所   大阪府高槻市域西町6番6号5、補正
により増加する発明の’Ha 6、補正の対象  明細 書 7、補正の内容   別紙のとおり明細書の浄書(内容
に変更なし)376−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)ナトリウムを充填した内容器を覆う外容器とにより
    形成した間隙を密閉し、その間隙内に不活性ガス、又は
    電池作動温度以下又は以上の温度で熱分解して不活性ガ
    スを放出するガス化物質を充填する陰極構成体を、固体
    電解質管内に挿入したナトリウム−硫黄f!E池。 2)間隙内のガス圧が内容器内のガス圧より高くした特
    許請求の範囲第1項記載のす) IJウムー硫黄電池。 6)外容器が肉厚30〜500μのアルミニウム又は肉
    厚50〜300μのステンレスからなり。 内容器が肉厚300〜900μのステンレスからなる特
    許請求の範囲第1項記載のナトリウム−硫黄電池。
JP58020997A 1983-02-09 1983-02-09 ナトリウム−硫黄電池 Pending JPS59146170A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0237456U (ja) * 1988-09-01 1990-03-12
EP0376059A2 (de) * 1988-12-24 1990-07-04 Asea Brown Boveri Aktiengesellschaft Elektrochemische Speicherzelle
JPH03203171A (ja) * 1989-12-29 1991-09-04 Ngk Insulators Ltd ナトリウム―硫黄電池
US20180287216A1 (en) * 2015-10-06 2018-10-04 Yugenkaisha Chuseigiken Sodium-sulfur battery

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0237456U (ja) * 1988-09-01 1990-03-12
EP0376059A2 (de) * 1988-12-24 1990-07-04 Asea Brown Boveri Aktiengesellschaft Elektrochemische Speicherzelle
JPH03203171A (ja) * 1989-12-29 1991-09-04 Ngk Insulators Ltd ナトリウム―硫黄電池
US20180287216A1 (en) * 2015-10-06 2018-10-04 Yugenkaisha Chuseigiken Sodium-sulfur battery
US10637103B2 (en) * 2015-10-06 2020-04-28 Yugenkaisha Chuseigiken Sodium-sulfur battery

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