JPS5987778A - 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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- JPS5987778A JPS5987778A JP57198620A JP19862082A JPS5987778A JP S5987778 A JPS5987778 A JP S5987778A JP 57198620 A JP57198620 A JP 57198620A JP 19862082 A JP19862082 A JP 19862082A JP S5987778 A JPS5987778 A JP S5987778A
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- JP
- Japan
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- heat
- adiabator
- battery
- sodium
- sulfur battery
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- 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
-
- 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
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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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。
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：高温時においても熱逃散を防ぐ断熱材を用い
たナトリウム−硫黄電池に関する。
たナトリウム−硫黄電池に関する。
一般に、ナトリウム−硫黄電池は、陽極活物質として溶
融ナトリウム、陽極活物質として溶融硫黄、多硫化ナト
リウムを使用し、Ｍ解質としては、ナトリウムイオンを
選択的に伝導する性質を有する固体電解質を用いるもの
である。
融ナトリウム、陽極活物質として溶融硫黄、多硫化ナト
リウムを使用し、Ｍ解質としては、ナトリウムイオンを
選択的に伝導する性質を有する固体電解質を用いるもの
である。
この固体電解質は、電子伝導性を持たないため陽極と５
１！ｐとを分ｌＩｒするセパレータとしての役目も併せ
果している。
１！ｐとを分ｌＩｒするセパレータとしての役目も併せ
果している。
起電反応は。
χＮａ＋ｙＳ＜−：コＮａｚ Ｓｙ
充電
となり９作動温度６５０℃では、ナトリウム２モ！ルに
封、シ、硫黄２．７５モル＜＝を近で固相を生じ放電終
了点となる。一般に作動温度は３００〜４００℃が効果
的である。
封、シ、硫黄２．７５モル＜＝を近で固相を生じ放電終
了点となる。一般に作動温度は３００〜４００℃が効果
的である。
室温（１５〜２５°Ｃ）状態にあるナトリウム−硫黄電
池の温度を作動温度（３００〜４００°Ｃ）に上げ。
池の温度を作動温度（３００〜４００°Ｃ）に上げ。
仝作動温度に維持するためには、電池の近傍に加熱体を
装着する必要がある。加熱体を作動するには、外部熱源
より加熱体に熱エネルギーを供給制御しながら行う。例
えば、加熱体に、電気抵抗加熱体を使用した場合には、
熱源に電気を用い、電気を加熱体に通じることにより、
加熱体は発熱し、近傍の構成材及び電池の温度を上昇さ
せ９作動温度（３００〜４００’Ｃ）に達した後、仝作
動温度を保持するように制御装置（外部に逃げる熱量に
見合う熱量を供給する）が働いている。（例えば、０Ｎ
−ＯＦＦ制御等）。つまり、ナトリウム−硫黄電池は９
作動温ｍに消費される熱エネルギーを出来るだけ少なく
することが９本電池のエネルギー効率（電池入力に対す
る電池出力の効率）を高める為に重要な間顯である。そ
こで本電池に関する代表的なエネルギー７０−を第１図
に示す。第１図より明らかなように、損失エネルギーは
、２０％を占めている。更に損失エネルギーに占める熱
損失量は３０％で、電池入力エネルギーに対しては。
装着する必要がある。加熱体を作動するには、外部熱源
より加熱体に熱エネルギーを供給制御しながら行う。例
えば、加熱体に、電気抵抗加熱体を使用した場合には、
熱源に電気を用い、電気を加熱体に通じることにより、
加熱体は発熱し、近傍の構成材及び電池の温度を上昇さ
せ９作動温度（３００〜４００’Ｃ）に達した後、仝作
動温度を保持するように制御装置（外部に逃げる熱量に
見合う熱量を供給する）が働いている。（例えば、０Ｎ
−ＯＦＦ制御等）。つまり、ナトリウム−硫黄電池は９
作動温ｍに消費される熱エネルギーを出来るだけ少なく
することが９本電池のエネルギー効率（電池入力に対す
る電池出力の効率）を高める為に重要な間顯である。そ
こで本電池に関する代表的なエネルギー７０−を第１図
に示す。第１図より明らかなように、損失エネルギーは
、２０％を占めている。更に損失エネルギーに占める熱
損失量は３０％で、電池入力エネルギーに対しては。
６％を占める。熱損失を小さくする為には、加熱体の効
果的な配置、熱を外に逃がさない保湿性能の向上が対策
として考えられている。加熱体の装着は、ＴＬ’１ｌｈ
ｔ４３造の組合せ、配置に影専を受ける為９本電池の規
模、使用用途により異なり、その都度、最適設計が望ま
れる。しがし。
果的な配置、熱を外に逃がさない保湿性能の向上が対策
として考えられている。加熱体の装着は、ＴＬ’１ｌｈ
ｔ４３造の組合せ、配置に影専を受ける為９本電池の規
模、使用用途により異なり、その都度、最適設計が望ま
れる。しがし。
保温性能の向上は、電池の規栓、使用用途に影梧を受ｔ
ｊず、全てに共通した胛距である。
ｊず、全てに共通した胛距である。
保温材を選定する因子は数多くあるが、使用する温度に
最も影窃をうけるために、その材質。
最も影窃をうけるために、その材質。
種類も限定されてくる。つまり、ナトリウム−硫黄電池
の作動温度を３００〜４０［１７Ｃとするならば、使用
可能と思われる保温材は、ガラス繊維質系、岩綿系１石
Ｍ系、ケイ醇カルシウム系。
の作動温度を３００〜４０［１７Ｃとするならば、使用
可能と思われる保温材は、ガラス繊維質系、岩綿系１石
Ｍ系、ケイ醇カルシウム系。
セラミック繊絣質系が適当であり、これらの使用温度範
囲は第２図の如くである。また、保温材の熱伝導率を比
較すると、ガラス繊維質系。
囲は第２図の如くである。また、保温材の熱伝導率を比
較すると、ガラス繊維質系。
岩綿糸９石ｍ系は良好な性能を持っている。更に、従来
、保温材の最適厚みは、温度特性（熱伝導率、使用温度
）９価格（施工価格、維持費）及び使用条件を加味して
決定していた。例えば。
、保温材の最適厚みは、温度特性（熱伝導率、使用温度
）９価格（施工価格、維持費）及び使用条件を加味して
決定していた。例えば。
電池温度３５０°Ｃ２断熱材の外側温度６０〜８０°Ｃ
９熱放散量約３００Ｗ／、／ （断熱利外表面において
）の時、岩綿糸の保温材を使用すると、約５Ｃｒｎの厚
みが必要であった。この保温材を使用した電池を３５０
℃に昇温し、電池の充放電を行うと。
９熱放散量約３００Ｗ／、／ （断熱利外表面において
）の時、岩綿糸の保温材を使用すると、約５Ｃｒｎの厚
みが必要であった。この保温材を使用した電池を３５０
℃に昇温し、電池の充放電を行うと。
定常時では保温材は全く劣化しないが、ｒｔ電池破損発
生し、ＪＪＩ＆常熱が発生（陽・陰極活物質の直接反応
による反応熱）すると保温材が劣化（過熱による繊維の
溶解等が発生）シ、再度使用することは不可能であった
。さらに保ｆＢＵ以外に、外構容器、接続線にまで影１
Ｗ（ｔ＃焼そ）を与えるような適度の異常熱発生は重大
な間閃で。
生し、ＪＪＩ＆常熱が発生（陽・陰極活物質の直接反応
による反応熱）すると保温材が劣化（過熱による繊維の
溶解等が発生）シ、再度使用することは不可能であった
。さらに保ｆＢＵ以外に、外構容器、接続線にまで影１
Ｗ（ｔ＃焼そ）を与えるような適度の異常熱発生は重大
な間閃で。
電池破損による異常熱が発生しても周囲に熱逃散をさせ
ない構造は、ヂトリウムー硫黄電池の集合構造の上で１
重要な課順となった。
ない構造は、ヂトリウムー硫黄電池の集合構造の上で１
重要な課順となった。
本願発明は、外部への熱放散を防ぐために使用する保温
材と、その内側で発生する異常熱の熱逃散を防ぐための
断熱材を組合せた接合断熱材を備えることを特徴とした
ナトリウム−硫黄電池に関するものである。
材と、その内側で発生する異常熱の熱逃散を防ぐための
断熱材を組合せた接合断熱材を備えることを特徴とした
ナトリウム−硫黄電池に関するものである。
まず、！ｉ！池破損により異常熱が発生し、温度」〕昇
がどの程度であシ）か沖ＦｔＪ シ、〜［熱ｔトのある
断熱材のル゛う査を行った。尚、異常熱の発生用に使用
したナトリウム−硫黄電池は、電池容量１５０Ａｂ型（
陰１°岨活物質；ナトリウム３００９ 、陽極活物質：
硫黄２５０ ｇ）であった。仝ナトリウムー硫黄電池の
周囲に温度測定用熱電対を取付は電気炉の中に挿入し、
電気炉内の加熱体出力が常時ａ電状態になるように、出
力調整し、電池作動温度を常に５５０°Ｃとした。電気
炉の加熱体は３５０°Ｃの濡度紐持能力しかない為、電
池流度が３５０°Ｃよりさらに上昇した場合には電池自
身の発熱と考えられる。第３図にその試験回路を示し、
１は電気炉本体、２は電気炉に装着されている加熱体、
３はナトリウム−硫黄電池、４は温度測定用熱電対、５
は電源で、過電圧を印加して電池破壊用に使用する。試
験は、まず電気炉内の加熱体を作動させて、ナトリウム
−硫黄電池の作動温度を３５０℃に維持し、電源を作動
させて、ナトリウム−硫黄電池に印加する電圧を次第に
上げていった。温度は外部記録針で測定記録した。試験
の結果を第４図に示すと、電池温度は最高６００°Ｃ迄
であった。活瞼質であるナトリウムと硫黄を、３５０°
Ｃの温度下で伯、接接触さゼると、瞬間にして発火１発
煙し、激しい反応を起こす（最高杓子数百°Ｃ）こＪ：
は以前から知られているが、電池破損による温度上昇と
直接接鹸による温度上昇の違いは、電池構造に組込まれ
ている安全対策の効果と考えられる。
がどの程度であシ）か沖ＦｔＪ シ、〜［熱ｔトのある
断熱材のル゛う査を行った。尚、異常熱の発生用に使用
したナトリウム−硫黄電池は、電池容量１５０Ａｂ型（
陰１°岨活物質；ナトリウム３００９ 、陽極活物質：
硫黄２５０ ｇ）であった。仝ナトリウムー硫黄電池の
周囲に温度測定用熱電対を取付は電気炉の中に挿入し、
電気炉内の加熱体出力が常時ａ電状態になるように、出
力調整し、電池作動温度を常に５５０°Ｃとした。電気
炉の加熱体は３５０°Ｃの濡度紐持能力しかない為、電
池流度が３５０°Ｃよりさらに上昇した場合には電池自
身の発熱と考えられる。第３図にその試験回路を示し、
１は電気炉本体、２は電気炉に装着されている加熱体、
３はナトリウム−硫黄電池、４は温度測定用熱電対、５
は電源で、過電圧を印加して電池破壊用に使用する。試
験は、まず電気炉内の加熱体を作動させて、ナトリウム
−硫黄電池の作動温度を３５０℃に維持し、電源を作動
させて、ナトリウム−硫黄電池に印加する電圧を次第に
上げていった。温度は外部記録針で測定記録した。試験
の結果を第４図に示すと、電池温度は最高６００°Ｃ迄
であった。活瞼質であるナトリウムと硫黄を、３５０°
Ｃの温度下で伯、接接触さゼると、瞬間にして発火１発
煙し、激しい反応を起こす（最高杓子数百°Ｃ）こＪ：
は以前から知られているが、電池破損による温度上昇と
直接接鹸による温度上昇の違いは、電池構造に組込まれ
ている安全対策の効果と考えられる。
主な安全対策としては、固体電解質が破壊されても、陰
極活物質である溶融ナトリウムが＠枠側に流れない構造
（溶融ナトリウムの固定、保持）、溶融ナトリウムタン
クを陽（Ｔ室と記して装える構造等がある。この結果か
ら、今まで使用してきた保温材（最高使用温度約４００
°Ｃ）を保睦する断熱材としては、耐熱６００°Ｃ以上
が要求されることになり、ガラス繊維系の保温材は。
極活物質である溶融ナトリウムが＠枠側に流れない構造
（溶融ナトリウムの固定、保持）、溶融ナトリウムタン
クを陽（Ｔ室と記して装える構造等がある。この結果か
ら、今まで使用してきた保温材（最高使用温度約４００
°Ｃ）を保睦する断熱材としては、耐熱６００°Ｃ以上
が要求されることになり、ガラス繊維系の保温材は。
６００°Ｃの温度下で組成変化が発生し９．熱伝導率が
極度に低下（熱伝導率は約３０％低下）シ。
極度に低下（熱伝導率は約３０％低下）シ。
放散熱量が大きくなった。次に、外部への熱放散を゛小
さくするために使用する保温わｊと、破損電池の異常熱
発生による過熱逃散を防止するための断熱材を組合せた
複合断熱材を備える構造を検討し、仝構造の確認試験を
￥施した。試験を行った電池構造は第５図であり、１１
は電池外槽容器、１２は保温材、１３は断熱材、１４は
単電池収納容器、１５は加熱体、１６は単電池であり、
他に接ｔ＆線、温度検出素子稍があるが、省略する。
さくするために使用する保温わｊと、破損電池の異常熱
発生による過熱逃散を防止するための断熱材を組合せた
複合断熱材を備える構造を検討し、仝構造の確認試験を
￥施した。試験を行った電池構造は第５図であり、１１
は電池外槽容器、１２は保温材、１３は断熱材、１４は
単電池収納容器、１５は加熱体、１６は単電池であり、
他に接ｔ＆線、温度検出素子稍があるが、省略する。
保温材、断熱材に各稈拐刺を使用し、定常時（３５０°
Ｃ維持）の熱放散量と、異常時（電池破損発生）の異常
熱逃散防止について検討を行った。熱放散量の結果を第
１表に示す。
Ｃ維持）の熱放散量と、異常時（電池破損発生）の異常
熱逃散防止について検討を行った。熱放散量の結果を第
１表に示す。
第１表
第１表の結果から明らかなように、保温材に使用した岩
綿系と石綿系は、熱放散量にあまり茅がないが、断熱材
に使用したケイ酸カルシウム系とセラミック繊維系は熱
放散量に差が見られる。最も良い組合せは、保温材に岩
綿糸、断熱材にケイ酸カルシウムを組合せた時である。
綿系と石綿系は、熱放散量にあまり茅がないが、断熱材
に使用したケイ酸カルシウム系とセラミック繊維系は熱
放散量に差が見られる。最も良い組合せは、保温材に岩
綿糸、断熱材にケイ酸カルシウムを組合せた時である。
また異常熱逃散防止の結果を第２表に示す。
第２表
尚、保温材には岩綿糸、断熱材にはケイ酸カルシウム系
を使用した。電池外槽容器に差が見られるのは、断熱材
と保温材の総厚みの違いと思われる。保温材（岩綿糸）
に電池破損が起っても影響が無いようにするには、 １
ｆｊ７ ＨＱ材の１ｇみを２５酊以上にすることが必Ｑ
２であった。
を使用した。電池外槽容器に差が見られるのは、断熱材
と保温材の総厚みの違いと思われる。保温材（岩綿糸）
に電池破損が起っても影響が無いようにするには、 １
ｆｊ７ ＨＱ材の１ｇみを２５酊以上にすることが必Ｑ
２であった。
また、外部への熱放ｆｉｆ）をどの程度にするかで、複
合断熱材の厚みが決ってくる。外部への熱放散量と複合
断熱材厚みの関係を第６図に示す。第６Ｆｙ′１より明
らかなように、使用が可能と、Ｗわれるｈヶ散熱量は、
最大２５０ ”Ａｄとすれば。
合断熱材の厚みが決ってくる。外部への熱放散量と複合
断熱材厚みの関係を第６図に示す。第６Ｆｙ′１より明
らかなように、使用が可能と、Ｗわれるｈヶ散熱量は、
最大２５０ ”Ａｄとすれば。
複合断熱材の厚みは１’ＯＣｍで、断熱材厚みを２．５
Ｃｍとすれば、２５％の比率を占めることになるが、放
散熱量５ Ｄ Ｗ／、ばては複合断熱材の厚みは６０Ｃ
Ｔｎとなりぞの比率は約４％となる。イＪＩ合断熱相の
厚みは、電池を使用、Ｈ’ｋｍｌする場所の条件、また
放散熱量に対する維持ｔｉの関係で決ってくる為、最適
条件は、電池システムにより。
Ｃｍとすれば、２５％の比率を占めることになるが、放
散熱量５ Ｄ Ｗ／、ばては複合断熱材の厚みは６０Ｃ
Ｔｎとなりぞの比率は約４％となる。イＪＩ合断熱相の
厚みは、電池を使用、Ｈ’ｋｍｌする場所の条件、また
放散熱量に対する維持ｔｉの関係で決ってくる為、最適
条件は、電池システムにより。
各々違ってくる。よって、放散熱量２５０〜５０町黛の
間では、（１合断熱材の総厚みは１０〜６０Ｃｍで、断
熱材を２．５ｃｍ厚とすれば、その比率は２５〜４％、
保温材の比率は７５〜９６％となる。
間では、（１合断熱材の総厚みは１０〜６０Ｃｍで、断
熱材を２．５ｃｍ厚とすれば、その比率は２５〜４％、
保温材の比率は７５〜９６％となる。
本願発明は、上記した如く保湿材と断熱材の複合構造を
使用することにより、破損電池の異常熱逃散防止に最良
の効果をもたらした。また断熱材にセラミック繊維系、
保温材に石綿系。
使用することにより、破損電池の異常熱逃散防止に最良
の効果をもたらした。また断熱材にセラミック繊維系、
保温材に石綿系。
ガラス繊維系を使用した場合には、゛各々の厚みを増せ
は、ケイ版カルシウム系と岩＃ｉｌ Ｉ−とほぼ同様の
効果を期待することができた。
は、ケイ版カルシウム系と岩＃ｉｌ Ｉ−とほぼ同様の
効果を期待することができた。
本願発明の複合断熱材構造は、他の高泪型雷。
池にも十分応用することができ条。また、保温材と断熱
材を組合せた複合断熱材のさらに外側を断熱材（ケイ酸
ｊＪＡｌシウム系、セラミック繊維系）で覆い、複数安
全対策層として使用することも出来る。特に、立地条件
に大きな制限を受けない据置型電池などは、十分可能な
構造である。
材を組合せた複合断熱材のさらに外側を断熱材（ケイ酸
ｊＪＡｌシウム系、セラミック繊維系）で覆い、複数安
全対策層として使用することも出来る。特に、立地条件
に大きな制限を受けない据置型電池などは、十分可能な
構造である。
第１図はエネルギー７四−図、第２図は保温材の温度特
性図、第６図は電池温度測定回路図。 第４図は電池の温度特性図、第５図は電池構造図、第６
図は複合断熱材の厚Ｊと熱放散量との特性図である。 １１・・・電池外槽８監、１２・・・保温材。 １３・・・断熱材、１４・・・単電池収納容器。 １６・・・加熱体。 出願人 湯浅電池株式会社 第１図 第２図 （℃）第５図
性図、第６図は電池温度測定回路図。 第４図は電池の温度特性図、第５図は電池構造図、第６
図は複合断熱材の厚Ｊと熱放散量との特性図である。 １１・・・電池外槽８監、１２・・・保温材。 １３・・・断熱材、１４・・・単電池収納容器。 １６・・・加熱体。 出願人 湯浅電池株式会社 第１図 第２図 （℃）第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）外部への熱放散防止用保温材と、該保温材内ぼで発
生する異常熱の熱逃散防止用断熱材とを組合せた複合断
熱材を備えるナトリウム−硫黄電池。 ２）保温材に使用する材質は、ガラス繊維系。 石綿系、岩郷系７′ら選択する特許請求の範囲第１事記
載のナトリウム“−硫黄電池。 ６）断熱材に使用する材質は、ケ、イｍカルシウム系、
セラミック繊維系から選択する特許請求の範囲第１項記
載のナトリウム−硫黄電池。 ４）複合断熱材は、断熱材の厚みを複合断熱材総厚みに
対し２５〜４％、保温材の厚みを複合断熱材総厚み”に
対し７５〜９６°％とする特許請求の卸ＩＵｊ第１項記
載のナトリウム−硫黄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57198620A JPS5987778A (ja) | 1982-11-11 | 1982-11-11 | ナトリウム−硫黄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57198620A JPS5987778A (ja) | 1982-11-11 | 1982-11-11 | ナトリウム−硫黄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5987778A true JPS5987778A (ja) | 1984-05-21 |
Family
ID=16394221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57198620A Pending JPS5987778A (ja) | 1982-11-11 | 1982-11-11 | ナトリウム−硫黄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5987778A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103129842A (zh) * | 2013-03-07 | 2013-06-05 | 上海电气钠硫储能技术有限公司 | 一种钠硫电池模块专用保温箱 |
-
1982
- 1982-11-11 JP JP57198620A patent/JPS5987778A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103129842A (zh) * | 2013-03-07 | 2013-06-05 | 上海电气钠硫储能技术有限公司 | 一种钠硫电池模块专用保温箱 |
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