JPS59194366A - ナトリウム−硫黄電池 - Google Patents
ナトリウム−硫黄電池Info
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- JPS59194366A JPS59194366A JP58067579A JP6757983A JPS59194366A JP S59194366 A JPS59194366 A JP S59194366A JP 58067579 A JP58067579 A JP 58067579A JP 6757983 A JP6757983 A JP 6757983A JP S59194366 A JPS59194366 A JP S59194366A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
- H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
- H01M10/3909—Sodium-sulfur cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は陰極活物質に溶融ナトリウム、陽極活物質に溶
融硫黄−多硫化ナトリウムを用い、電解質としてナトリ
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。
融硫黄−多硫化ナトリウムを用い、電解質としてナトリ
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。
ｊ）リウムー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、例えばβ−アルミナ、β′−アルミナ、
ナシコンなどにより前記両活物質を分離して約５００〜
４００ ’Ｃの高温で作動させる二次電池である。
固体電解質管、例えばβ−アルミナ、β′−アルミナ、
ナシコンなどにより前記両活物質を分離して約５００〜
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
、隣接電池にも熱的影響を与えることがあり、安全性に
対して信頼性はながった。すなわち、固体電解質管１が
破損してもその破損によりナトリウムと硫黄が直接反応
する際、発生する熱が外容器９を破壊し、外容器９しい
ては内容器８の内部と固体電解質管１との間隙とを等圧
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。
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
、隣接電池にも熱的影響を与えることがあり、安全性に
対して信頼性はながった。すなわち、固体電解質管１が
破損してもその破損によりナトリウムと硫黄が直接反応
する際、発生する熱が外容器９を破壊し、外容器９しい
ては内容器８の内部と固体電解質管１との間隙とを等圧
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。
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） ＩＪウ
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難しく、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。
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） ＩＪウ
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難しく、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図により実施例の陰極構成体の
電池断面図を示せば、２１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、２２は下部の溝に固体電解質管２
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−アルミナなどの電気絶縁性物質からなる固定
部材、２３は耐ナトリウム性金属、例えばステンレスな
どからなる陰極蓋、２４は固定部材２２の上面に熱圧接
合されたアルミニウム被覆鋼材からなる陰極補助蓋、２
５は陰極構成体と陰極蓋２３との間に圧縮された状態で
配しナトリウムを含浸すると電気的接触を良好とする耐
溶融ナトリウム性金属繊維、例えばステンレス繊維、２
６はナトリウムが充填された肉厚が６００〜９００μの
ステンレスからなる内容器、２７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２６内と外容器２７の内部と
は完全に隔離され、それらの間ｍＡは密閉されている。
り詳細に説明する。第２図により実施例の陰極構成体の
電池断面図を示せば、２１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、２２は下部の溝に固体電解質管２
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−アルミナなどの電気絶縁性物質からなる固定
部材、２３は耐ナトリウム性金属、例えばステンレスな
どからなる陰極蓋、２４は固定部材２２の上面に熱圧接
合されたアルミニウム被覆鋼材からなる陰極補助蓋、２
５は陰極構成体と陰極蓋２３との間に圧縮された状態で
配しナトリウムを含浸すると電気的接触を良好とする耐
溶融ナトリウム性金属繊維、例えばステンレス繊維、２
６はナトリウムが充填された肉厚が６００〜９００μの
ステンレスからなる内容器、２７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２６内と外容器２７の内部と
は完全に隔離され、それらの間ｍＡは密閉されている。
２８は耐ナトリウム性金属、例えばステンレス管からな
るナトリウム連通路で、内容器２６内で逆Ｕ字状の形状
からなり、一端が底部２９より陰極構成体と導通し、他
端が底蓋２９の内面より約０．５〜１．５＋＊離れて位
置している。又、間ｍＡに°は不活性ガス又は減圧下で
熱分解して不活性ガスを発生するガス化物質が溶接前に
充填されている。
るナトリウム連通路で、内容器２６内で逆Ｕ字状の形状
からなり、一端が底部２９より陰極構成体と導通し、他
端が底蓋２９の内面より約０．５〜１．５＋＊離れて位
置している。又、間ｍＡに°は不活性ガス又は減圧下で
熱分解して不活性ガスを発生するガス化物質が溶接前に
充填されている。
上記の構造からなる本発明電池について、電池作動温度
約３５０°Ｃに昇温し、放電した後に充電する際、充電
末電圧約６ｖを越えた過電圧を印加するなどして固体電
解質管２１にクラックを発生させ、破壊させた。尚、外
容器２７と内容器２６との間隙人のガス圧Ｐ１は、内容
器２６内のガス圧最大値Ｐ２に対し、ＰＩ＞Ｐ２となる
よう険極借成体作成時にガス圧又は空間容積等を調整す
る。上記の破壊にいたるまでの＠極動作は、固体電解質
管２１にクラックが発生す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２７に穴をあけるなど
して破壊する。この外容器２７破壊と共に外容器２７と
内容器２６の間隙にあった不活性ガスが固体電解質管２
１と陰極構成体（外容器２７外面）との間隙に放出され
る。このガス圧は内容器２６のガス圧よりも高圧である
ため、内容器２６内からナトリウム連通路２８を通して
のナトリウム供給は停止すると共に、逆に間＠Ａの溶融
ナトリウムを押出すようにナトリウム連通路２８を経て
内容器２６内に流入させ、間＠Ａの溶融ナトリウムを排
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ものであった。
約３５０°Ｃに昇温し、放電した後に充電する際、充電
末電圧約６ｖを越えた過電圧を印加するなどして固体電
解質管２１にクラックを発生させ、破壊させた。尚、外
容器２７と内容器２６との間隙人のガス圧Ｐ１は、内容
器２６内のガス圧最大値Ｐ２に対し、ＰＩ＞Ｐ２となる
よう険極借成体作成時にガス圧又は空間容積等を調整す
る。上記の破壊にいたるまでの＠極動作は、固体電解質
管２１にクラックが発生す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２７に穴をあけるなど
して破壊する。この外容器２７破壊と共に外容器２７と
内容器２６の間隙にあった不活性ガスが固体電解質管２
１と陰極構成体（外容器２７外面）との間隙に放出され
る。このガス圧は内容器２６のガス圧よりも高圧である
ため、内容器２６内からナトリウム連通路２８を通して
のナトリウム供給は停止すると共に、逆に間＠Ａの溶融
ナトリウムを押出すようにナトリウム連通路２８を経て
内容器２６内に流入させ、間＠Ａの溶融ナトリウムを排
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ものであった。
すなわち、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７Ｖで電圧変動があり
約１５．４Ｖ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４
０１°ｃ）であった。更に３５０°Ｃ保温２４Ｈｒ後冷
却をおこない、電池を解体調査したところ、電池容器表
面はほとんど変色していなかった。また、固体電解質管
２１内にはクラック発生箇所より約１０麿下方の域にナ
トリウムが残存していたが、クランク箇所及び外容器９
′破損箇所より上方の城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。
をおこなったところ、電池電圧約７Ｖで電圧変動があり
約１５．４Ｖ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４
０１°ｃ）であった。更に３５０°Ｃ保温２４Ｈｒ後冷
却をおこない、電池を解体調査したところ、電池容器表
面はほとんど変色していなかった。また、固体電解質管
２１内にはクラック発生箇所より約１０麿下方の域にナ
トリウムが残存していたが、クランク箇所及び外容器９
′破損箇所より上方の城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。
更に、本発明におけるナトリウム連通路２８が逆Ｕ字状
であることから、底蓋２９の上面近傍のナトリウム連通
路２８の内部開口部より溶融ナトリウムが入り、ナトリ
ウム連通路２８中を移動し、外部開口部分より一度流出
するとサイホンの原理より内容器２６内のガス圧がわず
かでも継続して溶融ナトリウムが移動する。よって内容
器２６内のガス圧をも小さくできることから、電池破損
時の陰極室内の圧力を例えば１気圧以下とすることもで
き、内圧による電池破損を防止できるものである。
であることから、底蓋２９の上面近傍のナトリウム連通
路２８の内部開口部より溶融ナトリウムが入り、ナトリ
ウム連通路２８中を移動し、外部開口部分より一度流出
するとサイホンの原理より内容器２６内のガス圧がわず
かでも継続して溶融ナトリウムが移動する。よって内容
器２６内のガス圧をも小さくできることから、電池破損
時の陰極室内の圧力を例えば１気圧以下とすることもで
き、内圧による電池破損を防止できるものである。
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、間隙内に不活性ガス又は熱分
解によりガス化する物質を充填すると共に、陰極構成体
と陰極室とを連通ずるナトリウム連通路を内容器内で逆
Ｕ字状として底蓋に設けることにより、内容器破壊時の
ナトリウム流出をガス圧と逆Ｕ字状のナトリウム連通路
により制限し、電池の安釡性を向上させたものであり、
その工業的価値は大である。
器との間に間隙を設けて、間隙内に不活性ガス又は熱分
解によりガス化する物質を充填すると共に、陰極構成体
と陰極室とを連通ずるナトリウム連通路を内容器内で逆
Ｕ字状として底蓋に設けることにより、内容器破壊時の
ナトリウム流出をガス圧と逆Ｕ字状のナトリウム連通路
により制限し、電池の安釡性を向上させたものであり、
その工業的価値は大である。
第１図は従来のナトリウム−硫黄電池縦断面図、第２図
は本発明による実施例のナトリウム−硫黄電池縦断面図
である。 １．２１・・・固体電解質管、 ８，２６・・・内容器
、９．２７・・・外容器、１０，２８・・・す）ＩＪウ
ム連通路。 出願人 湯浅電池株式会社 第１図 第 ２ 図
は本発明による実施例のナトリウム−硫黄電池縦断面図
である。 １．２１・・・固体電解質管、 ８，２６・・・内容器
、９．２７・・・外容器、１０，２８・・・す）ＩＪウ
ム連通路。 出願人 湯浅電池株式会社 第１図 第 ２ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）ナトリウムを充填した内容器を外容器で覆い、内容
器と陰極室を導通する逆Ｕ字状のナトリウム連通路の端
部を設けた底蓋にて一体溶接することにより内容器と外
容器との間隙を密閉し、間隙内に不活性ガスを封入、又
は電池作動温度以下あるい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＋Ａ極構成体
を、固体電解質管内に挿入してなるナトリウム−硫黄電
池。 ２）間隙内のガス圧を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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58067579A JPS59194366A (ja) | 1983-04-16 | 1983-04-16 | ナトリウム−硫黄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58067579A JPS59194366A (ja) | 1983-04-16 | 1983-04-16 | ナトリウム−硫黄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59194366A true JPS59194366A (ja) | 1984-11-05 |
Family
ID=13348975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58067579A Pending JPS59194366A (ja) | 1983-04-16 | 1983-04-16 | ナトリウム−硫黄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59194366A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03194864A (ja) * | 1989-12-22 | 1991-08-26 | Ngk Insulators Ltd | ナトリウム―硫黄電池 |
| JPH03203171A (ja) * | 1989-12-29 | 1991-09-04 | Ngk Insulators Ltd | ナトリウム―硫黄電池 |
-
1983
- 1983-04-16 JP JP58067579A patent/JPS59194366A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03194864A (ja) * | 1989-12-22 | 1991-08-26 | Ngk Insulators Ltd | ナトリウム―硫黄電池 |
| JPH03203171A (ja) * | 1989-12-29 | 1991-09-04 | Ngk Insulators Ltd | ナトリウム―硫黄電池 |
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